Abstract FR:

La mise en place du système nerveux central (SNC) résulte du déroulement de processus cellulaires s’effectuant pendant l’embryogenèse puis au cours de la vie postnatale. Pour générer les diverses populations cellulaires du SNC, les cellules neurales et leur descendance subissent plusieurs processus : la prolifération, la migration, la différenciation ainsi que la mort cellulaire programmée, tous sous le contrôle de nombreux facteurs. La régulation fine de ces mécanismes est essentielle au bon établissement des réseaux cellulaires, et l’altération de ces voies, par une cause génétique ou environnementale, peut avoir des conséquences sur l’organisation et le fonctionnement du SNC. Les radicaux libres sont des seconds messagers impliqués dans la régulation de très nombreux processus cellulaires, toutefois ces molécules peuvent s’avérer délétères si leurs niveaux ne sont pas régulés. Ainsi, le maintien de ces espèces réactives à des concentrations physiologiques est permis notamment par les sélénoprotéines, des protéines caractérisées par un fort pouvoir réducteur conféré par la présence de sélénocystéine dans leur séquence. À ce jour, les fonctions de beaucoup de ces sélénoprotéines, en particulier les plus récemment identifiées, restent peu caractérisées. C’est le cas, notamment, de la sélénoprotéine T (SelT), une enzyme très conservée chez les mammifères et fortement exprimée pendant l’embryogenèse, en particulier dans le tissu cérébral en développement, mais dont le rôle reste à être caractérisé. Dans la première partie de ce travail, nous avons montré, à l’aide d’un modèle murin, que l’invalidation conditionnelle de la SelT dans les cellules neurales provoque des anomalies neurodéveloppementales se produisant pendant la première semaine postnatale. Les souris invalidées présentent une réduction transitoire du volume cérébral, qui apparait au cours de la première semaine postnatale, culmine au septième jour, puis disparait. Ce phénotype est associé à une réduction de la densité cellulaire et s’explique par une augmentation du phénomène de mort cellulaire programmée. L’analyse des populations cellulaires impliquées par marquages NeuN, GFAP et Ng2 a permis de montrer que cette perte cellulaire par apoptose affecte exclusivement les cellules neuronales, évoquant une absence d’effets de la SelT sur les populations gliales. Nos résultats montrent également que les cellules en apoptose caspase-3 positives sont détectées dans les neuroépithéliums germinatifs, les couches de transition et les couches de différenciation des neurones, indiquant que ces cellules meurent suite à l’absence de la SelT au cours des différentes phases de leur maturation. Cette altération de la viabilité neuronale est associée à une élévation des niveaux de radicaux libres endogènes, argument en faveur d’un rôle antioxydant et neurotrophique de la SelT dans les neurones. À l’issue de la première semaine postnatale, tandis que la neurogenèse décline chez l’animal sauvage, nous observons un maintien de l’activité mitotique des progéniteurs neuronaux chez la souris invalidée. Cette neurogenèse prolongée pourrait constituer un mécanisme de réponse physiologique compensatoire visant à réduire le déficit cellulaire observé précédemment. Au niveau astrocytaire, ni la viabilité ni les niveaux de radicaux libres ne sont modifiés par l’absence de SelT, suggérant que celle-ci y exercerait une fonction différente ou que d’autres facteurs compenseraient son absence dans cette population. De manière intéressante, au stade où la perte neuronale est importante nous observons une augmentation transitoire de la densité de cellules gliales, et dont la disparition coïncide avec la redensification cellulaire constatée vers le dixième jour. Ceci pourrait suggérer que la compensation du volume cérébral serait provoquée par une transdifférenciation gliale conjointement à la neurogenèse prolongée. Ces mécanismes compensatoires permettraient le rétablissement apparent du volume cérébral et de sa densité cellulaire chez l’animal invalidé. Dans la seconde partie de nos travaux, nous avons mis en évidence que malgré l’absence de phénotype neuroanatomique à l’âge adulte, les souris invalidées pour la SelT présentent des déficits comportementaux. En effet, la mesure de leur activité locomotrice lors de sessions d’une heure en open-field montre que les animaux invalidés sont hyperactifs. Ce phénotype a été confirmé par l’analyse du comportement sur 48h en cages d’actimétrie, montrant que les animaux présentent une hyperactivité détectable de jour comme de nuit. Par ailleurs, nous avons également pu constater que ces souris présentent une anxiété de trait, ou néophobie, élevée. Cette caractéristique comportementale, qui tend à diminuer si l’animal est confronté de manière répétée à la même tâche, reste élevée chez la souris invalidée même si elle est capable d’apprendre à réaliser l’exercice demandé. En effet, nous avons montré que ces animaux ont une bonne performance lors d’un test d’apprentissage et de rétention spatiale en piscine de Morris, toutefois ceux-ci sont moins efficients que leurs congénères sauvages et ce résultat pourrait être dû soit à cette néophobie accrue, soit à un établissement de stratégie de navigation spatiale dysfonctionnel. Finalement, la SelT n’étant que peu exprimée à l’âge adulte, ces déficits fonctionnels seraient provoqués par un mauvais établissement des réseaux neuronaux durant les premières semaines postnatales. Cette hypothèse est confortée par la mise en évidence d’une altération de la neurotransmission GABAergique chez l’animal invalidé. Par ailleurs, il apparait que le phénotype cérébral ait des répercussions sur la physiologie générale de l’animal, comme l’attestent les très forts niveaux de corticostérone plasmatique retrouvés chez la souris invalidée, en conditions basales et suite à un stress. Ainsi, nos résultats indiquent que la SelT est essentielle au développement du SNC et contribuerait aux différents processus assurant la mise en place de populations neuronales. De plus, il peut être envisagé que son action soit de nature neurotrophique, via le maitien des taux de radicaux libres à des niveaux physiologiques. La poursuite de l’étude fonctionnelle des partenaires moléculaires et des mécanismes impliqués dans ces effets de la SelT, permettront à terme de mieux comprendre l’implication des radicaux libres et de cette sélénoprotéine au cours du neurodéveloppement sain et pathologique, puis de proposer de nouvelles pistes afin de protéger le cerveau dans des contextes pathologiques liés à des dérégulations de ces voies.