Mécanismes moléculaires contrôlant la formation des représentations topographiques au sein du système trigéminal murin
Institution:
StrasbourgDisciplines:
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Abstract EN:
Somatosensory input from distinct face regions is relayed through the trigeminal circuit and serially wired to the brainstem, thalamus and cortex. In the mouse, a large portion of the face representation in the brain is devoted to the whiskers. Sensory inputs from individual whiskers are relayed and somatotopically mapped at each level of the brain pathway as spatially ordered sets of whisker-related neuronal modules, generating point-to-point connectivity maps. Little is still known about the molecular mechanisms involved in the generation of such brain whisker-related patterns. Here, we find that the trigeminal nerve maxillary branch generates a topographic map of whisker-related trigeminal primary afferent connectivity in brainstem nuclei from prenatal stages. We further show that in Edn1 mutant mice, which display an ectopic whisker pad in place of the lower jaw, mandibular primary trigeminal neurons acquire maxillary-like molecular features upon innervation of the ectopic whisker arrays. Nonetheless, despite these molecular changes, the presence of an ectopic whisker pad is not sufficient to impose ectopic whisker-related patterns in brainstem target nuclei. Conversely, we show that Hoxb2 expression in the developing brainstem principal trigeminal nucleus is required to establish precise row- and whisker-related topography of primary afferent targeting and barrelette pattern. These results provide novel and unanticipated insights into the relative importance of intrinsic patterning mechanisms at brainstem level versus facial peripheral inputs in the building of a cerebral somatosensory map.
Abstract FR:
L’information somatosensorielle de la face est relayée par le circuit du trijumeau puis projette dans le tronc cérébral, le thalamus et le cortex de manère somatotopique. Chez la souris, une majeure partie est dédiée aux vibrisses. L’information sensorielle de chacune des vibrisses projette au cerveau de manière topographique, définissant des modules neuronaux spatialement organisés, constituant ainsi une connectivité dite « point à point ». Malgré tout, les mécanismes moléculaires régulant la spécificité positionnelle de ces projections au cours du développement restent méconnus. Ici, nous avons observé que la branche maxillaire du ganglion trijumeau relaye et organise de manière topographique ses projections aux noyaux sensoriels du tronc cérébral dès les stages embryonnaires précoces. De plus, nous avons démontré que, chez des mutants présentant des rangées de vibrisses ectopiques sur la mâchoire inférieure, les neurones sensoriels de la branche mandibulaire du trijumeau acquièrent des caractéristiques moléculaires de type maxillaire. Néanmoins, la présence des vibrisses ectopiques et ces modifications moléculaires ne sont pas suffisante pour organiser topographiquement leurs projections centrales. D’autre part, nous avons montré que l’expression du facteur de transcription Hoxb2 au cours du développement du noyau principal trijumeau est requise pour établir une topographie précise dans l’organisation des rangées de barrelettes. Ces résultats apportent conjointement de nouveaux indices sur l’importance de mécanismes intrinsèques au niveau central par rapport aux informations périphériques de la face dans le processus de construction de carte somatosensorielle cérébrale.