Analysis of mouse embryonic brains deficient for Rnd3: implications in axonal, subpallial and cortical development

Abstract

Rnd3 és una RhoGTPasa amb activitat constitutiva que promou el creixement de neurites in vitro i promou la migració radial en l'escorça. Malgrat la seva clara participació en el desenvolupament neuronal, l'efecte de la depleció de Rnd3 en cervell d'embrions encara no s'havia analitzat. En aquesta tesi, primer hem aportat un patró detallat d'expressió de Rnd3 i el fenotip de cervells embrionaris del knockout de Rnd3. Hem determinat que Rnd3 és essencial per a la correcta formació del globus pàl·lid, el corridor i, indirectament, les vies axonals talamocorticals (TCAs) i estriatals (SAs). Respecte a això, tenim la hipòtesi que l'expressió de Sema3C al GP és atractiva per als SAs però repulsiva per als TCAs. A més, proposem un mecanisme pel qual els SAs creen una bastida que permet el pas dels TCAs a través de la frontera diencèfal-telencèfal. A més, vam descobrir que les escorces deficients en Rnd3 desenvolupaven solcs, que probablement no van ser induïts per un augment dels progenitors neurals. En cas contrari, trobem un augment de cèl·lules en les capes superiors de l'escorça, el que suggereix que l'absència de Rnd3 dóna com a resultat una migració més ràpida o alterada. En resum, el nostre estudi indica un paper clau de Rnd3 en diferents processos del desenvolupament cerebral i proposem nous mecanismes de guia axonal i migració cortical.

Rnd3 es una RhoGTPasa con actividad constitutiva que promueve el crecimiento de neuritas in vitro y promueve la migración radial en la corteza. Pese a su clara participación en el desarrollo neuronal, el efecto de la depleción de Rnd3 en cerebros de embriones aún no se había analizado. En esta tesis, hemos aportado un patrón detallado de expresión de Rnd3 y el fenotipo de cerebros embrionarios del knockout de Rnd3. Hemos determinado que Rnd3 es esencial para la correcta formación del globo pálido, el corridor y, indirectamente, las vías axonales talamocorticales (TCAs) y estriatales (SAs). Con respecto a esto, planteamos la hipótesis que la expresión de Sema3C en el GP es atractiva para los SAs, pero repulsiva para los TCAs. Además, proponemos un mecanismo por el cual los SAs crean un andamio que media el paso de los TCAs a través de la frontera diencéfalo-telencéfalo. Además, descubrimos que las cortezas deficientes en Rnd3 desarrollaban surcos, probablemente inducidos por un aumento de los progenitores neurales. Por otro lado, encontramos un aumento de células en las capas superiores de la corteza, lo que sugiere que la ausencia de Rnd3 resulta en una migración más rápida o alterada. En resumen, nuestro estudio indica un papel clave de Rnd3 en diferentes procesos del desarrollo cerebral y proponemos nuevos mecanismos de guía axonal y migración cortical.

Rnd3 is a RhoGTPase with constitutive activity that promotes neurite outgrowth in vitro and promotes radial migration in the cortex. Though its clear involvement in neuronal development, the effect of Rnd3 deletion in embryos had not been analysed yet. In this thesis we have first reported a detailed Rnd3 expression pattern and the phenotype of Rnd3 knockout embryonic brains. We have determined that Rnd3 is essential for the correct formation of globus pallidus, corridor and, indirectly, thalamocortical (TCAs) and striatal axonal (SAs) pathways. Regarding this, we have hypothesised that Sema3C expression in the GP is attractive to SAs, but repulsive to TCAs. Moreover, we propose a mechanism by which SAs create a scaffold that mediates TCAs crossing through the diencephalon-telencephalon boundary. Moreover, we found that Rnd3-deficient cortices developed sulci, which was not likely induced by an increase of neural progenitors. Otherwise, we found an increase of cells in upper layers of the cortex, suggesting that absence of Rnd3 results in a faster or altered migration. To sum up, our study indicates a key role of Rnd3 in different processes of brain development and we propose new mechanisms of axon guidance and cortical migration.