Génétique du Développement Prof. Eric BELLEFROID tél. 02/650 97 32 fax: 02/650 97 33 [email protected] Localisation: IBMM, rue des Profs Jeener et Brachet 12, 6041 Gosselies http://www.ulb.ac.be/ibmm/home-embryologie.html http://uni.ulb.ac.be/groups/developmental-genetics

Thèmes de recherche Le laboratoire étudie le développement du système nerveux des vertébrés. Nous nous intéressons en particulier aux mécanismes moléculaires contrôlant la transition des cellules souches neurales prolifératives en neurones et la diversification neuronale. Les projets de recherche en cours concernent le rôle de facteurs de transcription dans le développement du cortex cérébral et dans le système nerveux périphérique. La fonction de ces facteurs est étudiée via des approches génétiques chez la souris, des expériences de perte et gain de fonction dans l’embryon d’amphibien ou de poulet et la recherche de leurs cibles et des protéines avec lesquelles ils interagissent. Ces recherches sur le développement normal du système neveux révèlent des mécanismes fondamentaux de son développement. Elles sont donc primordiales pour mieux comprendre son fonctionnement, son évolution et l’origine des pathologies associées.

Sujets de mémoire 2015-2016 Actuellement, les deux axes majeurs de recherche du laboratoire concernent : 1) le facteur de transcription Prdm12 et son rôle dans le contrôle de la neurogenèse sensorielle et la perception de la douleur 2) les facteurs de transcription Dmrt3-5 et leur rôle dans le développement du cortex cérébral.

1. Caractérisation du rôle du facteur de transcription Prdm12 dans la neurogenèse sensorielle et dans la perception de la douleur. La perception de la douleur est essentielle à la survie des animaux. Ce processus débute avec la détection de stimuli douloureux par des neurones sensoriels spécialisés , appelés nocicepteurs, qui transmettent ces informations vers le système nerveux central, aboutissant à une conscience de la douleur et un comportement de protection. Des dérégulations de ce processus sont associées à de nombreuses maladies chez l’homme. Dans une étude récente sur des patients atteints d’insensibilité congénitale à la douleur, plusieurs mutations ont été identifiées dans le gène Prdm12 qui pourraient être responsables de la maladie (Chen et al., Nat. Genet., 2015). Le gène Prdm12 code pour une protéine à doigts à zinc appartenant à une famille de facteur de transcription fonctionnant comme régulateurs épigénétiques de l’expression des gènes. Prdm12 est fortement exprimé dans le système nerveux en développement et chez l’adulte, notamment dans les ganglions trigéminaux et rachidiens contenant les corps des neurones sensoriels. Des travaux récents du laboratoire indiquent que Prdm12 est requis pour le développement des neurones sensoriels chez le xénope et que, chez la drosophile, Hamlet, l’homologue de Prdm12, intervient dans la perception de la douleur. Ces données suggèrent que Prdm12 est un régulateur conservé évolutivement du développement des neurones sensoriels. Cependant, sa fonction dans le développement des neurones nocicepteurs chez les mammifères et dans leur maintenance et fonctionnement chez l’adulte reste inconnue. La fonction de Prdm12, dans l’embryon et chez l’adulte, est actuellement investiguée au laboratoire via des approches génétiques chez la souris (souris « knock-out » conditionnelles, transgéniques) et la recherche de ses cibles (via des approches de RNA-seq et ChiP-seq). Les travaux envisagés devraient permettre de mieux

comprendre les mécanismes de la perception de la douleur. Ils pourraient peut-être, à terme, permettre la mise au point de nouvelles stratégies pour le traitement de la douleur.

2. Caractérisation du rôle des facteurs de transcription Dmrt3-5 dans le développement du cortex cérébral L’élucidation des mécanismes de contrôle génétique du développement du cortex cérébral est cruciale pour une meilleure compréhension du fonctionnement, de l’évolution et des pathologies du cerveau. Les données actuelles indiquent qu’un petit nombre de gènes codant pour des facteurs de transcription exprimés en gradient dans les progéniteurs corticaux jouent un rôle essentiel dans la définition des différentes zones ou aires du cortex cérébral. Au laboratoire, il a été montré que les facteurs de transcription à doigts à zinc Dmrt3, Dmrt4 et Dmrt5, sont fortement exprimés en gradient dans les cellules progénitrices du cortex cérébral et que l’un d’entre-eux, Dmrt5, joue un rôle essentiel dans le développement de la partie caudomédiane du cortex cérébral. Notre laboratoire est intéressé actuellement à mieux comprendre son mécanisme d’action et à définir le rôle des facteurs apparentés Dmrt3 et Dmrt4 actuellement totalement inconnu. Dans ce but, nous étudions actuellement les conséquences de l’invalidation conditionnelle et de la surexpression de Dmrt5 et cherchons à identifier ses cibles directes (via des approches de RNA-seq et ChiP-seq). La fonction des facteurs apparentés Dmrt3 et Dmrt4 dans le développement cortical est abordée via la caractérisation du phénotype de lignées de souris où ces gènes sont invalidés et, comme dans le cas de Dmrt5, via l’identification de leurs cibles. Les étudiants intéressés par nos sujets de recherche sont invités à venir visiter le laboratoire pour discuter des projets en cours et obtenir plus de précision sur les sujets de mémoire qui seront proposés au cours de l’année académique prochaine. Quelques publications récentes 1. Saulnier A, Keruzore M, De Clercq S, Bar I, Moers V, Magnani D, Walcher T, Filippis C, Kricha S, Parlier D, Viviani L, Matson CK, Nakagawa Y, Theil T, Götz M, Mallamaci A, Marine JC, Zarkower D, Bellefroid EJ (2013). The Doublesex Homolog Dmrt5 is Required for the Development of the Caudomedial Cerebral Cortex in Mammals. Cerebral Cortex, 23, 2552-2567. 2. Parlier D, Moers V, Van Campenhout C, Preillon J, Leclère L, Saulnier A, Sirakov M, Busengdal H, Kricha S, Marine JC, Rentzsch F, Bellefroid EJ. (2013). The Xenopus doublesex-related gene xDmrt5 is required for olfactory placode neurogenesis. Dev. Biol. 373, 39-52. 3. Bellefroid EJ., Leclère L., Saulnier A., Keruzore M., Sirakov M., Vervoort M., De Clercq S. (2013). Expanding roles for the evolutionarily conserved Dmrt sex transcriptional regulators during vertebrate embryogenesis. Cell Mol. Life Sci. 70, 3829-3845 . 4. Hanotel J., Bessodes N., Thélie A., Hedderich M., Parrain K., Brandao K., Kricha S. Jorgensen MC, GrapinBotton A, Serup P., Perron M., Pieler T., Henningfeld K. Bellefroid E.J. (2013). Prdm13 is a direct Ptf1a-Rbpj downstream target that specifies GABAergic neurons in the dorsal spinal cord. Dev. Biol. 386, 340-357. 5. Mazurier N., Parlier D., Parain K., Pretto S., Locker M., Bellefroid E.J., Perron, M. (2014). Ascl1 as a novel player in the Ptf1a transcriptional network for GABAergic cell specification in the retina. Plos One 9(3) :e92113 6. Nagy, V., Cole, T., Van Campenhout, C., Khoung, T.M., Leung, C., Vermeiren, S., Novatchkova, M., Wenzel, D., Cikes, D., Polyansky, A.A., Kozieradzki, I., Meixner, A., Bellefroid, E.J., Neely, G.G., Penninger, J.M. (2015). The evolutionarily conserved transcription factor PRDM12 controls sensory neuron development and pain perception. Cell Cycle 14, 1799-1808. 7. Thélie, A., Desiderio, S., Hanotel, J., Quigley, I., Van Driessche, B., Rodary A., Borromeo, M.D., Kricha, S., Lahaye, F., Croce, J., Cerda-Moya, G., Ordono Fernandez, J., Bolle, B., Lewis, K., Sander, M., Pierani, A., Schubert, M., Johnson, J.E., Kintner, C., Pieler, T., Van Lint, C., Henningfeld, K.A., J., Bellefroid. E.J., Van Campenhout C. (2015). Prdm12 specifies V1 interneurons through cross-repressive interactions with Dbx1 and Nkx6 genes in Xenopus. Development, 142, 3416-3428