Soutenance de thèse de Konstantina FILIPPOPOULOU

Au cours du développement du système nerveux, une grande diversité de types neuronaux est produite. Ce processus doit être très étroitement régulé afin que le bon ensemble de types neuronaux soit généré. Durant ma thèse, j’ai analysé les mécanismes qui assurent la fiabilité des programmes de spécification neuronaux en utilisant C. elegans comme organisme modèle. Les facteurs de transcription bHLH proneuraux jouent un rôle clé dans les étapes précoces de la spécification des neurones chez de nombreux animaux. En analysant le développement d’une classe spécifique d’interneurones cholinergiques (AIY), j’ai observé que quatre facteurs bHLH différents sont impliqués dans leur spécification : NGN-1/Neurogénine, HLH-3/Achaete-Scute, HLH-16/Beta3 et HLH-2/E. Cela pose la question de savoir pourquoi autant de facteurs bHLH sont requis pour un unique événement de spécification. En utilisant une approche d’imagerie quantitative, j’ai établi qu’une coopération entre les différents bHLH proneuraux est requise afin d’activer un niveau d’expression correct des facteurs de transcription sélecteurs terminaux qui, par la suite, initient et maintiennent l’expression d’une large batterie de gènes de différenciation terminaux responsables de la fonction du neurone AIY. De manière surprenante, les différents bHLH proneuraux ont un effet antagoniste sur une autre cible, le facteur proapoptotique EGL-1 de la famille BH3-only, qui est normalement exprimé seulement à faible niveau dans le neurone AIY et qui interfère avec sa spécification. Je propose que l’emploi de multiples facteurs bHLH proneuraux permet une spécification neuronale robuste tout en empêchant l’activation incontrôlée de gènes délétères.

During nervous system development, a high diversity of neuronal cell types is produced. This process has to be tightly regulated to generate the correct set of neuron types. During my PhD, I analyzed the mechanisms that ensure the robustness of neuronal specification programs, using C. elegans as a model organism. Proneural bHLH transcription factors play a key role in the early steps of neuronal specification in many animals. By anaIyzing the development of a specific class of cholinergic interneurons (AIY), I observed that four different bHLH factors are involved in their specification : NGN-1/Neurogenin, HLH-3/Achaete-Scute, HLH-16/Beta3 and HLH-2/E. This raises the question of why so many bHLH factors are required for a single neuronal specification event. Using quantitative imaging, I established that a cooperation between the different proneural bHLH factors is required to activate the correct level of expression of terminal selector transcription factors that subsequently initiate and maintain the expression of a large battery of terminal differentiation genes responsible for the function of the AIY neuron. Surprisingly, the different proneural bHLH have an antagonistic effect on another target, the proapoptotic BH3-only factor EGL-1, normally expressed only at very low levels in the AIY neuron and detrimental for its specification. I propose that the use of multiple proneural bHLH factors allows robust neuronal specification while, at the same time, preventing spurious activation of deleterious genes.