Résultats Majeurs

Quelles sont les conséquences d’une dérégulation de l’expression de CamKIIβ sur la corticogénèse et comment les expliquer ? 

Comment varie l'expression de CamKIIβ  au cours du développement embryonnaire ?

    L’expression de CamKIIβ augmente pendant le développement (Figure 1) : entre le 12e jour après la fécondation (E12,5) et le 4ème jour post natal (P4). Pour mieux comprendre le rôle de CamKIIβ dans la corticogénèse, voyons des répercussions possibles d'une sur- et d'une sous-expression de la protéine durant le développement embryonnaire.

Figure 1 : Evolution de l'expression de CamKII entre E12.5 et P4

Quelques conséquences d’une dérégulation de l’expression de CamKIIβ 

    Afin de réduire ou d'augmenter l'expression de CaMKIIβ dans des neurones corticaux en développement, une des méthodes expérimentales possibles est l'électroporation in utero. L'électroporation correspond à l'application d'impulsions électriques contrôlées sur des cellules vivantes afin de perméabiliser la membrane cellulaire. Cette technique permet d'introduire de façon simple et efficace des molécules variées dans de nombreux types de cellules (pour plus d'informations, voir focus).

Ici, l'électroporation a été faite sur des embryons à E 14,5 et les conséquences de la dérégulation de CaMKIIβ ont été visualisées et étudiées grâce à l'utilisation de la Green Fluorescent Protein (GFP). 

La réduction de l'expression de CamKIIβ (observées à E17,5 et P14) provoque : une accélération de la migration (Figure 1) ; une transition multipolaire-bipolaire favorisée (Figure 3) et une morphologie anormale des neurones corticaux conservée à l’âge adulte.  

La surexpression de CamKIIβ perturbe la locomotion : la migration est ralentie (Figure 2), moins de neurones atteignent la plaque corticale et la transition multipolaire-bipolaire est freinée (Figure 4). 

Nous voyons ici qu'une dérégulation de l'expression de CaMKIIβ perturbe différentes étapes de la migration radiaire. 

Une question émerge alors : quels mécanismes cellulaires sous tendent ces modifications morphologiques et dynamiques ? 

Figure 2 à 5 : Effets de la diminution ou de l'augmentation de l'expression de CamKIIβ

    Des expériences d'imagerie ont permis de montrer une colocalisation de CaMKIIβ et de l'actine pendant la corticogenèse. Nous avons vu qu'une dérégulation de l'expression de CamKIIβ perturbe la migration radiaire. Ces perturbations sont-elles corrélées à des interactions anormales  entre CaMKIIβ  et l'actine ? 

Pour répondre à cette question, penchons nous sur le rôle de l'actine dans la locomotion. Le mouvement est possible notamment par une succession de polymérisation/dépolymérisation de l'actine. Ce remodelage de l'actine est permis par des protéines de régulation notamment la cofiline. La cofiline permet la dépolymérisation de l’actine, c’est-à-dire le passage de la F-actine à la G-actine.

Nous savons que le mouvement est ralenti lorsque CaMKIIβ est surexprimé, empêcherait-elle le remodelage de l'actine par la cofiline ? Les chercheurs ont ainsi supposé une compétition entre les deux protéines pour un même site de liaison à l'actine. 

Figure 6 : La cofiline permet de rétablir les défauts de migration

Nous voyons en effet (Figure 6) qu'une augmentation de l'expression de la cofiline est suffisante pour rétablir une migration normale malgré la surexpression de CamKIIβ. Ces résultats soutiennent l'hypothèse d'une compétition entre CamKIIβ et la cofiline pour leur liaison à l'actine. Pour rappel, lors de la locomotion, le neurone alterne entre deux phases : le mouvement et la pause. - Quand la cofiline et d'autres protéines de régulation se lient à l'actine, il y a un enchainement de polymérisation/dépolymérisation qui permettent le mouvement.

- La pause, quant à elle, serait due à la liaison entre l'actine et CamKIIβ. En effet, d'autres études ont montré que CamKII a la capacité de regrouper plusieurs filaments d'actines, ce qui freine le neurone. Ainsi, une surexpression de CamKIIβ entraîne un ralentissement de la migration, en défavorisant le couplage entre l’actine et la cofiline et favorisant les pauses (Figure 7). Au contraire, l’absence de CamKIIβ favorise le remodelage de l’actine par la cofiline et limite les pauses ce qui accélère la vitesse de migration (Figure 7).

Figure 7 : Schémas hypothétiques du rôle de CamKIIβ dans la locomotion

C'est pourquoi une régulation fine des actions de CamKIIβ et de la cofiline permettraient une locomotion correcte du neurone.