Anthony Lucas

How the energy status of enteric progenitors controls neurogliogenesis and the subsequent formation of the complex enteric nervous system (ENS) remains poorly understood. We previously showed that the tumor suppressor kinase LKB1 is essential for postnatal ENS maintenance through amino acid homeostasis. Here, we investigated LKB1's functions during embryonic ENS formation using a genetically engineered mouse model with conditional Lkb1 inactivation in neural crest progenitors during gut colonization. Using advanced 3D imaging techniques on cleared tissue including light sheet microscopy and adaptive optics confocal microscopy, we found that Lkb1 loss impairs early neuronal differentiation followed by progressive glial degeneration, leading to hypoganglionosis and compromised digestive tissue integrity. Notably, Lkb1 inactivation induced a transient upregulation of the glial stress marker S100β during gestation, suggestive of a reactive glial state preceding glial loss. Consistent with this response, Lkb1 loss elevated oxidative stress in the digestive tract and in neural crest progenitors and their glial derivatives, triggering DNA damage and p53 activation. Although p53 ablation rescued glial specification in vitro and glial maintenance in vivo, it only partially restored ENS architecture in vivo without rescuing enteric neuron numbers. Together, these findings establish LKB1 as a critical metabolic checkpoint governing neuronal–glial balance during ENS development and suggest that dysregulated LKB1 signaling may contribute to human enteric neurogliopathies.

Les cellules de la crête neurale sont des cellules souches qui migrent depuis la bordure du tube neural vers de nombreux organes de l’organisme où elles participent à leur formation en ce différenciant en de nombreux types cellulaires spécifiques. Dans la tête, elles sont à l’origine de nombreux os du visage, de certaines structures des organes sensoriels ou encore de certains nerfs. Dans le système digestif, elles se différencient en cellules gliales et en neurones et forment le système nerveux entérique. Les défauts de mise en place de ces cellules constituent une classe de maladies congénitales appelées neurocristopathies. L’origine de ces défauts est soit génétique soit environnementale. L’exposition à des agents exogènes au cours du développement est à l’origine des désordres métaboliques dans ces cellules. LKB1 est une master kinase qui exerce un rôle pléïotrope durant la formation des cellules de la crête neurale et à un rôle important dans les régulations du métabolisme cellulaire. J’ai montré que LKB1 est essentielle au développement et au maintien des cellules de la crête neurale dans la tête et le système nerveux entérique. L’inactivation de LKB1 dans ces cellules précocement au cours du développement conduit à une neurocristopathie caractérisée notamment par une hypoganglionose sévère du tube digestif et des défauts majeurs de l’intégrité de tous les tissus de l’intestin. L’inactivation de LKB1 dans les cellules de la crête neurale augmente le stress oxydant dans tout le tissu digestif et active le facteur de transcription p53. L’augmentation du stress oxydant se traduit par une accumulation de protéines oxydées dans le tissu, une modification des voies de synthèses du glutathion et une augmentation de la quantité de taurine qui sont des molécules essentielles pour la neutralisation des radicaux libre de l’oxygène. L’inactivation de LKB1 dans les cellules de la crête neural in vitro bloque la différenciation gliale de ces cellules. Ce phénotype est associé à une augmentation de la quantité de ROS et à une activation de p53. En outre, sur ces mêmes cellules lorsque l’on supplémente le milieu avec un antioxydant, ou que l’on inactive p53 en plus de LKB 1, les capacités de différenciation des cellules sont restaurés. Sur la base de ces données in vitro, l’ablation concomitante de p53 et LKB1 in vivo a montré qu’en l’absence de LKB1 dans les cellules de la crête neurale, l’ablation de p53 permet une amélioration du réseau du système nerveux entérique. En outre nous montrons que l’inactivation de LKB1 a des effets aux cinétiques différentes selon le type cellulaire dans lequel elle se différencie, affectant plus précocement les neurones que les cellules gliales.Dans leur ensemble, ces travaux de thèse apportent une meilleure connaissance des mécanismes sous-jacents des régulations métaboliques lors du devenir cellulaire. Ces résultats fournissent de nouvelles perspectives sur le développement du système nerveux entérique par la mise en lumière de l’importance de la régulation du stress oxydant dans les cellules de crête neurale au cours de l’embryogénèse et élargissent notre compréhension du contrôle métabolique exercé par LKB1 dans ces cellules.

Chimeric antigen receptor (CAR)-T-cell therapy is a revolutionary approach in immunotherapy that has shown remarkable success in the treatment of blood cancers. Many preclinical studies are currently underway worldwide to extend the CAR-T-cell therapy benefits to a broad spectrum of cancers, using rodent models. Alternative in vivo platforms are essential for overcoming the drawbacks associated with rodent models, including immunodeficiency in humanized models, ethical concerns, extended time requirements, and cost. In this work, we used the chicken chorioallantoic membrane (CAM) assay to evaluate the in vivo efficacy of cluster-of-differentiation 19 (CD19)-targeting CAR-T cells expressing a second-generation CAR construct against human lymphoma derived from the Raji cell line. Our results confirm the efficacy of selected CAR-T cells on tumor growth, metastasis, and angiogenesis. Further, the chicken embryo has an intrinsic active immune system. Therefore, the dialog between CAR-T cells and endogenous immune cells, as well as their participation in the tumor challenge, has also been studied. In conclusion, our study demonstrates that the chicken CAM assay provides a relevant in vivo, 3Rs (Replacement, Reduction and Refinement)-compliant new approach methodology (NAM), which is well-suited for the current needs of preclinical research on CAR-T-cell therapy.