Caractérisation de la voie Hippo dans l’hypothalamus mediobasal : un régulateur potentiel de la quiescence chez les tanycytes

Résumé
Les tanycytes sont des cellules épendymogliales spécialisées qui bordent les parois et le plancher du troisième ventricule dans la région tubérale de l’hypothalamus. Ces cellules sont au cœur de la régulation des principales fonctions hypothalamiques, notamment la reproduction, la prise alimentaire et l’homéostasie énergétique. L’hypothalamus a récemment été identifié comme une niche de cellules souches neurales (CSN) où les tanycytes présentent des propriétés canoniques de CSN, capables de proliférer, de s’auto-renouveler et de produire de nouveaux neurones impliqués dans le contrôle de l’homéostasie énergétique. Cependant, le contrôle moléculaire des propriétés de CSN des tanycytes reste largement inexploré. La voie Hippo est une voie conservée au cours de l’évolution, qui régule les propriétés des cellules souches au cours du développement et à l’âge adulte. Nous avons cherché à explorer si la voie Hippo est exprimée dans les tanycytes et si elle régule leurs propriétés.Tout d’abord, nous avons ré-analysé les données transcriptomiques disponibles dans la littérature (Campbell et al., 2017) et avons montré que les principaux composants de la signalisation Hippo étaient tous exprimés dans les tanycytes. Nous avons ensuite réalisé des hybridations in situ et des marquages par immunofluorescence pour caractériser le profil d’expression des effecteurs de la voie Hippo que sont YAP et TEAD1-4. Nous avons observé une forte expression des ARNm de YAP dans les tanycytes et les épendymocytes, associée à une expression plus faible dans les cellules du parenchyme. La protéine YAP a été détectée uniquement dans le cytoplasme des tanycytes, des épendymocytes et des vaisseaux sanguins. De plus, nous avons montré que les tanycytes expriment la protéine YAP chez le primate microcèbe (Microcebus murinus) et chez l’homme. Les ARNm de TEAD1-4 se sont également révélés enrichis dans les corps cellulaires des tanycytes.La voie Hippo contrôle la réentrée en cycle cellulaire dans la glie de Müller des mammifères adultes. Nous avons donc cherché à savoir si cette voie pouvait également réguler la prolifération des tanycytes. Tout d’abord, nous avons montré que TRULI augmente significativement la prolifération des tanycytes in vitro. Ensuite, nous avons caractérisé l’activité proliférative des tanycytes pendant la période postnatale et montré que les tanycytes de souris réduisent drastiquement leur prolifération entre la première et la deuxième semaine de vie postnatale. Par la suite, nous avons utilisé une stratégie utilisant des virus adéno-associés (AAV) pour exprimer une forme constitutivement active de YAP (YAP5SA) spécifiquement dans les tanycytes in vivo. Trois semaines après, des cellules immunoréactives pour la BrdU ont été observées dans la zone périventriculaire de l’hypothalamus médiobasal, près du noyau arqué. Inversement, nous avons utilisé le glutamate monosodique (MSG) pour stimuler la prolifération des tanycytes chez des souris adultes et nous avons démontré que l’inhibition d’expression de YAP empêchait la prolifération des tanycytes induite par le MSG. Enfin, nous avons caractérisé les conséquences métaboliques de l’expression de YAP5SA dans les tanycytes chez les souris mâles adultes. Nous avons constaté qu’après l’administration des vecteurs viraux, les souris YAP5SA prenaient plus de poids et avaient une consommation d’eau et de nourriture plus importante que les contrôles.Au total, ces résultats démontrent que la voie Hippo est exprimée dans l’hypothalamus médiobasal adulte et que YAP régule la prolifération des tanycytes. De plus, nos résultats indiquent un rôle du YAP tanycytaire dans le contrôle du métabolisme énergétique. D’autres recherches seront nécessaires pour étudier les mécanismes qui sous-tendent les changements métaboliques causés par la modulation de la signalisation Hippo tanycytaire ainsi que les conséquences à long terme de la prolifération des tanycytes dans la régulation des circuits hypothalamiques.

Abstract
Tanycytes are specialized ependymoglial cells lining the walls and floor of the third ventricle in the tuberal region of the hypothalamus. These cells constitute a key component for the regulation of major hypothalamic functions including reproduction, food intake and energy balance. The hypothalamus has recently been uncovered as a neural stem cell (NSC) niche where tanycytes show canonical NSC properties, being able to proliferate, self-renew and produce new neurons involved in the control of energy homeostasis. However, the molecular control of tanycyte NSC properties remains largely unexplored. The Hippo pathway is a well-known evolutionarily conserved pathway that regulates stem cell properties and organ growth during development and adulthood. Since this pathway was recently shown to control the regenerative capacity of adult retinal Müller glia, which share many features with hypothalamic tanycytes, we sought to explore whether the Hippo pathway is expressed in tanycytes and regulates their properties.First, we re-analysed single cell transcriptomics data available in the literature (Campbell et al., 2017) showing that the core Hippo signalling components were all expressed in tanycytes. We then performed in situ hybridization and immunofluorescence labelings to characterize the expression profile of the Hippo pathway effectors YAP and TEAD1-4. We observed a strong expression of YAP mRNA in tanycytes, ependymocytes and endothelial cells, accompanied by a lower expression in parenchymal cells. YAP protein was only detected in the cytoplasm of tanycytes, ependymocytes and blood vessels. Moreover, we showed that tanycytes express the YAP protein in the grey mouse lemur (Microcebus murinus) and humans. TEAD1-4 mRNAs were also found to be enriched in tanycytic cell bodies. The four TEADs were detected in the parenchyma at varying levels, with TEAD1 expression being markedly higher when compared to the other TEADs.The Hippo pathway regulates cell proliferation in many types of stem cells, including NSC, and controls cell cycle re-entry in adult mammalian Müller glia. Therefore, we explored whether it could similarly regulate tanycyte proliferation. First, we showed that TRULI, an activator of YAP/TEAD transcriptional output, significantly increases the proliferation of tanycytes in vitro. Then, we characterized the proliferative activity of tanycytes during the postnatal period and showed that mouse tanycytes drastically reduce their proliferation levels between the first and the second postnatal week, being quiescent by P20. Subsequently, we used an adeno-associated viral (AAV) vector strategy to express a constitutively active mutant form of YAP (YAP5SA) specifically in adult tanycytes in vivo. Three weeks after the viral delivery, BrdU-positive cells were observed in the periventricular zone of the mediobasal hypothalamus, next to the arcuate nucleus, suggesting that tanycyte proliferation was reactivated after YAP nuclear translocation. Conversely, we used monosodium glutamate (MSG) to stimulate tanycyte proliferation in adult mice and demonstrated that YAP knock-out inhibited MSG-induced tanycyte proliferation. Finally, we characterized the metabolic consequences of YAP5SA expression in tanycytes in adult male mice. We found that four weeks after viral vector delivery, mice whose tanycytes expressed YAP5SA gained more weight and had increased drinking and food intake compared to controls.Altogether, these findings demonstrate that the Hippo pathway is expressed in the adult mediobasal hypothalamus and that YAP regulates tanycyte proliferation. Moreover, our results indicate a role of tanycytic YAP in the control of energy metabolism. Further research will be needed to address the mechanisms underlying the metabolic changes caused by tanycytic Hippo signalling modulation as well as the long-term consequences of tanycyte proliferation in the regulation of hypothalamic circuits.

Présentée le 13 janvier 2023

Laboratoire où a été préparée la thèse : Lille Neurosciences & Cognition – U 1172

Sous la direction de Ariane Sharif