Rôle du Liver X Récepteur ß dans le développement et la myélinisation du système nerveux périphérique

Les LXR (Liver X Receptor) ' et ß sont des récepteurs nucléaires activés par la liaison à certains dérivés oxydés du cholestérol (oxystérols) comme le 25-hydroxy-cholestérol, entre autres. Les LXR sont connus pour intervenir dans de nombreux processus biologiques tels que le métabolisme des lipides, l'homéostasie du cholestérol ou l'inflammation. Ils exercent leurs influences dans tous les organes du corps, y compris le sytème nerveux, central et périphérique. Mon laboratoire d'accueil étudie depuis des années l'implication de ces récepteurs dans la physiologie des cellules gliales et la myélinisation au moyen d'un mutant murin dénué de l'expression des deux isoformes du récepteur aux oxystérols (LXRdKO). L'équipe a ainsi montré un défaut de myélinisation du nerf sciatique en l'absence des LXR, suggérant leur importance dans ce processus. Le développement et la mise en place de la gaine de myéline est un processus complexe qui repose sur un dialogue moléculaire étroit entre l'axone et la cellule de Schwann, cellule gliale myélinisante du système nerveux périphérique. Afin de mieux comprendre l'implication du LXRß dans la physiologie de cette cellule, nous avons crée un mutant murin au sein duquel le LXRß est spécifiquement invalidé dans les précurseurs de cellules de Schwann (LXRß ScKO). Ce mutant fut obtenu en croisant des animaux dont l'allèle du gène de LXRß est floxé avec des souris exprimant l'enzyme de recombinaison génétique Cre sous la dépendance du promoteur Dhh (Desert Hedghog), spécifiquement exprimé par les précurseurs des cellules de Schwann pendant le développement embryonnaire à E12,5 (jour embryonnaire 12,5). De façon tout à fait intéressante, nous avons montré une absence quasi totale de cellules de Schwann dans les nerfs sciatiques des nouveau-nés mutants portant la délétion homozygote de LXRß. Cette absence est accompagnée d'un profond remaniement de l'architecture cellulaire du nerf. Dénué de cellules myélinisantes, le nerf en développement a laissé la place pendant aux cellules périneuriales qui colonisèrent l'espace endoneurial et créèrent des fascicules nerveux constitués d'agrégats d'axones aux diamètres considérablement augmentés. Afin d'étudier quand l'ablation du LXRß dans les précurseurs Schwannien menait à la disparition de la population dans les nerfs périphériques, nous avons mis au point au laboratoire la culture primaire d'explants de ganglions spinaux (DRG) qui récapitule la majorité des évènements embryonnaires nécessaires la myélinisation. Nous avons ainsi déterminé que les précurseurs Schwanniens mourraient entre 5 et 7 jours de culture ex vivo, correspondant à un stade développemental au cours duquel les précurseurs Schwanniens se différencient en cellules de Schwann immatures. L'analyse de données disponibles issues d'études transcriptomiques de la moelle épinière pendant l'embryogenèse nous a permis de constater l'importance de la régulation de l'homéostasie du cholestérol lors de la transition des cellules de Schwann du stade précurseur au stade immature. En effet, alors que l'expression des gènes de la myéline est stimulée, toute comme le gène codant pour la 25-hydroxylase, impliqué dans la synthèse du 25-hydroxy-cholestérol, celui codant pour ABCA1, impliqué dans l'efflux de cholestérol, est lui, réprimé. On peut donc supposer que chez les animaux LXRß-SCP KO, les précurseurs Schwanniens ne peuvent maintenir une forte expression des gènes de la myéline et interrompent leur programme de différenciation vers le stade immature. Ils meurent, incapables de contrôler la concentration en cholestérol nécessaire à la mise en place de la gaine de myéline. L'ensemble de ces résultats est présenté dans le manuscrit, accompagné d'une discussion traitant des futures lignes de recherche inspirées par ces données.LXR (Liver X Receptor) Alpha and Beta are nuclear receptors activated by binding to certain oxidized cholesterol derivatives (oxysterols) such as 25-hydroxy-cholesterol, among others. LXRs are known to be involved in many biological processes such as lipid metabolism, cholesterol homeostasis or inflammation. They exert their influences in all the organs of the body, including the central and peripheral nervous system. For many years, my host laboratory has been studying the involvement of these receptors in glial cell physiology and myelination using a murine mutant devoid of the expression of the two LXR isoforms (LXRdKO). The team thus showed a defect in myelination of the sciatic nerve in the absence of LXRs, highlighting their importance in this process. Schwann cell development and myelination are complex processes that rely on a close molecular dialogue between the axon and the Schwann cell. In order to better understand the involvement of LXRß, the major isoform in the nervous system, in the physiology of this cell, we have created a murine mutant in which LXRß is specifically invalidated in Schwann cell precursors (LXRß-ScKO ). This mutant was obtained by crossing animals containing floxed alleles of LXRß with mice expressing the genetic recombination enzyme Cre under the control of the Dhh promoter (Desert Hedgehog), specifically expressed by the precursors of Schwann cells during embryonic development from stage E12.5 (embryonic day 12.5). Interestingly, we have shown a quasi-total absence of Schwann cells in the sciatic nerves of newborn mutants carrying the homozygous deletion of LXRß. This absence is accompanied by a profound reorganization of the cellular architecture of the nerve which appears translucent even in adulthood. Deprived of myelinating cells, the developing nerve was colonized by perineurial cells in the endoneurial space and which then formed nerve fascicles made up of aggregates of axons with considerably increased diameters. In order to determine the exact time windowwhen Schwann cells disappeared in our mutant model, we developed a primary culture of Dorsal Root ganglion explants (DRGs) which recapitulate the majority of embryonic events necessary for myelination. We have thus determined that the Schwann cells die between 5 and 7 days of ex vivo culture, corresponding to a developmental stage during which the Schwann cell precursors differentiate into immature Schwann cells. Analysis of available data from transcriptomic studies of the spinal nerves during embryogenesis allowed us to see the importance of cholesterol homeostasis during the transition of Schwann cells from the precursor to the immature stage. In fact, while the expression of myelin genes and oxysterol synthesis enzymes are stimulated, that encoding for ABCA1, involved in the efflux of cholesterol is suppressed. It can therefore be hypothesized that in LXRß-Sc KO animals, Schwann Cell precursors cannot maintain high expression of myelin genes and their differentiation program is interrrupted towards the immature stage. They thus die, unable to control the concentration of cholesterol necessary for the establishment of the myelin sheath. All of these results are presented in the manuscript, along with a discussion dealing with future lines of research inspired by these data