Lisa Zerad

Les cellules de la crête neurale sont une population de cellules multipotentes qui émergent aux frontières du tube neural et de l'ectoderme non neural, migrent de manière extensive dans tout l'embryon et se différencient en une variété de types cellulaires incluant les cellules pigmentaires de la peau (mélanocytes), la glie du système nerveux périphérique (y compris les cellules de Schwann formant la gaine de myéline) et les neurones et cellules gliales du système nerveux entérique. Chacune des étapes du développement de ces cellules est sous le contrôle de stimuli externes et de facteurs de transcription étroitement régulés, formant des réseaux complexes. Le rôle de modifications post-transcriptionnelles a aussi été mis en évidence, mais celui de la conversion d'Adenosine en Inosine médiée par ADAR1 restait à déterminer. Nous avons montré que l'invalidation conditionnelle d'Adar1 dans les cellules de la crête neurale chez la souris provoque une dépigmentation généralisée (due à une apoptose massive des mélanocytes) et une absence de myéline le long des nerfs périphériques (due à un blocage du développement des cellules de Schwann au stade pro-myélinisant). Des anomalies de la glie entérique ont également été mises en évidence. Dans les trois dérivés, les défauts sont précédés par l'activation de centaines de gènes stimulés par l'interféron (ISG) et corrigés par l'invalidation concomitante de MDA5 (un senseur clé de détection d'ARNs double brin non édités). Suite à ces observations, nous avons initié la caractérisation des voies de signalisation/facteurs de transcription dérégulés, responsables de l'absence de myéline observée chez les souris mutantes, dans l'espoir de corriger ce phénotype. L'analyse des données transcriptomique (RNA-seq) obtenues à partir de nerfs sciatiques de souris mutantes Adar1cKO versus contrôles ont permis de mettre en évidence une surexpression de 3 facteurs de transcription chez les mutants comparés aux contrôles, décrits comme essentiels au cours du développement de la crête neurale et /ou comme des inhibiteurs du processus de myélinisation. Un ensemble d'expériences réalisées in vitro et in vivo ont été réalisées afin de tester si leurs inhibition pouvait corriger le phénotype. Nous avons ainsi démontré que la délétion d'une copie de l'un d'entre eux corrige partiellement les défauts de myéline chez la souris Adar1cKO, démontrant le rôle de ce facteur de transcription dans la genèse du phénotype. L'analyse des données de RNA-seq nous a également conduit à analyser le rôle d'autres voies de signalisation. Afin de transposer les résultats obtenus aux pathologies humaines, nous avons finalement utilisé des cellules souches pluripotentes induites (iPS) et des cellules neuronales progénitrices (NSC) générées à partir de cellules de patients porteurs d'une mutation ADAR1. La différenciation des iPS en cellules de Schwann est en cours et permettra de tester le rôle des facteurs identifiés chez la souris dans le processus de différenciation/myélinisation. A terme, la caractérisation des voies de signalisation et des facteurs de transcription altérés lors d'une dérégulation du RNA editing aidera à la compréhension du rôle de chacun de ces facteurs au cours du développement des cellules de Schwann en condition normale et pathologique, bénéficiant ainsi à la recherche fondamentale et au développement de nouvelles approches thérapeutiques.

Adenosine deaminase acting on RNA 1 (ADAR1) is the principal enzyme for the adenosine-to-inosine RNA editing that prevents the aberrant activation of cytosolic nucleic acid sensors by endogenous double stranded RNAs and the activation of interferon-stimulated genes. In mice, the conditional neural crest deletion of Adar1 reduces the survival of melanocytes and alters the differentiation of Schwann cells that fail to myelinate nerve fibers in the peripheral nervous system. These myelination defects are partially rescued upon the concomitant removal of the Mda5 antiviral dsRNA sensor in vitro, suggesting implication of the Mda5/Mavs pathway and downstream effectors in the genesis of Adar1 mutant phenotypes. By analyzing RNA-Seq data from the sciatic nerves of mouse pups after conditional neural crest deletion of Adar1 (Adar1cKO), we here identified the transcription factors deregulated in Adar1cKO mutants compared to the controls. Through Adar1;Mavs and Adar1cKO;Egr1 double-mutant mouse rescue analyses, we then highlighted that the aberrant activation of the Mavs adapter protein and overexpression of the early growth response 1 (EGR1) transcription factor contribute to the Adar1 deletion associated defects in Schwann cell development in vivo. In silico and in vitro gene regulation studies additionally suggested that EGR1 might mediate this inhibitory effect through the aberrant regulation of EGR2-regulated myelin genes. We thus demonstrate the role of the Mda5/Mavs pathway, but also that of the Schwann cell transcription factors in Adar1-associated peripheral myelination defects.