Diversity of visual projections in vertebrates
Diversité des projections visuelles chez les vertébrés
Résumé
The sole output of the eye are the retinal ganglion cells (RGCs) that project into multiple brain nuclei via the optic nerve (ON). A key choice point for RGC axons is to decussate at the midline to project either ipsi-laterally or contra-laterally. The first aim of this thesis is to evaluate whether the narrow set of molecules regulating RGC decussation is evolutionarily conserved. Secondly, we strive for a finer understanding of specific axon guidance molecules by using conditional mutant mice. To this end, we design a novel clearing tool (EyeDISCO) to access the entire visual system in three dimensions, from the eyes to the brain proper. First, we uncover that ipsi-lateral retinal projections (IRPs) are present in the first ray-finned fish as well as lobe-finned fish. These results suggest that IRPs most likely emerged in the common vertebrate ancestor. We further show that the molecular program orchestrating IRPs is not evolutionarily conserved in a ray-finned species. This hints at the fundamental idea that other cues may be responsible for the guidance of IRPs. Second, we shed light on the role of Dcc/Netrin-1 in RGC projections of mice. Remarkably, while a significant subset of RGC axons are unable to project into the ON, we reveal that a large population of RGCs still manages to project correctly in the absence of Dcc and Netrin-1. This heterogeneity underlines the probable interplay of multiple other, still undiscovered, guidance cues. Together, our work proposes a more complex model for RGC targeting across species and warrants future studies to take on an evolutionary perspective to better understand the fundamental mechanism at play during axon guidance.
Les axones des cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) se projettent hors de l'œil vers de multiples noyaux cérébraux via le nerf optique (NO). Les axones des CGR peuvent croiser ou non la ligne médiane, ils forment ainsi des projections contra-latérales (PCL) et ipsi-latérales (PIL). Le premier objectif de cette thèse est d'évaluer si les molécules régulant le croisement des CGR est conservé au cours de l'évolution. Ensuite, nous utilisons des souris conditionnelles pour approfondir notre compréhension des molécules de guidage des CGR. Pour ce faire, nous avons mis en place un nouvel outil de transparisation (EyeDISCO) qui permet d’accéder à l'intégralité du système visuel en trois dimensions. Tout d'abord, nous montrons que des projections rétiniennes ipsi-latérales sont probablement apparues chez l'ancêtre commun des vertébrés. De plus, le programme moléculaire orchestrant les IRP n'est pas conservé chez les poissons à nageoires rayonnées. Ceci laisse entrevoir la possibilité que d'autres molécules puissent être responsables du guidage des IRP. Deuxièmement, nous mettons en lumière le rôle de Dcc/Nétrine-1 dans les projections de CGR des souris. Alors qu'un sous-ensemble d'axones de CGR ne se projette pas dans le NO, nous démontrons qu'une proportion d’entre eux parvient à se projeter correctement en l'absence de Dcc et de Nétrine-1. Cette hétérogénéité souligne l'interaction probable d’autres molécules de guidage, encore non découvertes. En conclusion, ces travaux proposent un modèle plus complexe des projections des CGR. Ils soulignent également l’importance d’adopter une perspective évolutive afin de mieux appréhender les mécanismes en jeu lors du guidage axonal.
Origine : Version validée par le jury (STAR)