KO STOP mouse brain anatomical and fonctional study : animal model for the schizophrenia research
Etude anatomique et fonctionnelle du cerveau des souris KO STOP : modèle animal pour l'étude de la schizophrénie
Résumé
My thesis work was dedicated to the characterization of neuro-developmental cellular and molecular events at the basis of schizophrenia. Using an animal model for schizophrenia (STOP-null mice), I have searched for relationships between whole-brain volume loss and in situ neuronal biology that could be responsible for this defect. Hence, quantitative Western blot analysis was performed and demonstrated that STOP-null mice whole-brain volume reduction was strongly associated with decreased expression of axonal, myelinic and synaptic markers. Moreover, histological data showed that tracts of the limbic system were altered in STOP-null mice, e.g. the ventral part of the fornix - connecting the hippocampus to the mammillary body - was missing. It is also strongly altered in schizophrenic patients. Finally, it was obvious that STOP-null fornical axons were disorganized in their ventral part, thus promoting extinction of the tract, using lentiviral fornix tracings. Using the same model, I also analysed hippocampal adult neurogenesis. That process is specifically and progressively altered in STOP-null mice. Dendritic architecture of immature hippocampal neurons seemed to be abnormal: immature STOP-null neurons exhibited a longer primary dendrite and a more branched dendritic tree than wild-type immature neurons. Retroviral labelling of hippocampal neural stem cells showed a reduction of STOP-null immature neurons 4 weeks post-infection, suggesting a precocious maturation of newly generated immature neurons. This work opens new research outlook about embryonic fornix development and overall about brain neuronal connectivities. Moreover, we will analyse axonal and synaptic maturation of hippocampal immature neurons, process important for development of neuronal connectivity.
Mon travail de thèse participe à la caractérisation des bases cellulaires et moléculaires neurodéveloppementales à l'origine de la schizophrénie. A partir d'un modèle animal pour l'étude de la schizophrénie (souris KO STOP), j'ai tenté de déterminer les relations entre la diminution du volume cérébral, la biologie cellulaire des neurones in situ, et les événements cellulaires et moléculaires à l'origine de cette diminution de volume. Ainsi, j'ai démontré, par western blot quantitatif, que la réduction de volume cérébral chez les souris KO STOP était associée à une forte diminution des compartiments myéliniques, axonaux et synaptiques. Une analyse morphométrique a montré ensuite que la surface de plusieurs tracts myélinisés était fortement réduite chez la souris KO STOP. Le résultat majeur de ce travail, confirmé par l'utilisation de traceur lipidique, a été la mise en évidence de l'absence de la partie post-commissurale du fornix, tract reliant l'hippocampe au corps mamillaire et fortement altéré chez les schizophrènes. Le traçage lentiviral de ces axones a montré la désorganisation des fibres du fornix chez les souris KO STOP. J'ai ensuite analysé la neurogenèse adulte hippocampale et démontré que ce processus était spécifiquement et progressivement altéré chez les souris KO STOP. L'architecture dendritique des neurones immatures des souris KO STOP semble anormale, avec un dendrite primaire plus long et un arbre dendritique plus branché. Le traçage rétroviral-GFP des cellules souches neurales de l'hippocampe, a permis de montrer, à 4 semaines post-infection, une réduction du nombre de neurones immatures chez les souris KO STOP suggérant une maturation prématurée des neurones néoformés. Ce travail ouvre des perspectives de recherche sur le développement embryonnaire du fornix et des connectivités neuronales en général. Nous envisageons aussi d'analyser la maturation axonale et synaptique des neurones hippocampaux néoformés, étapes du développement neuronal importantes pour la mise en place des connectivités neuronales.