Carlos PARRAS

Carlos Parras est expert en neurobiologie moléculaire et génétique (CR1 à l'INSERM depuis 2008). Il a fait son doctorat en neurobiologie en utilisant la drosophile comme modèle génétique au Centre de Biologie Moléculaire Severo Ochoa de l'Université Autonome de Madrid (1997). Il a effectué un postdoctorat dans le laboratoire de F. Guillemot sur des modèles génétiques murins étudiant l'engagement des cellules souches neurales dans différents sous-types neuraux à Strasbourg (IGBMC, 1998-2003) et à Londres (NIMR, 2003-2006). Il a obtenu une bourse AVENIR pour développer son groupe de recherche à l'hôpital de la Salpêtrière (Inserm U711, 2006-2011), et a rejoint le groupe de JL Thomas & B Zalc (2009) se concentrant sur la régulation transcriptionnelle de l'oligodendrogenèse, en utilisant des modèles murins génétiquement modifiées et de dé/remyélinisation focale ainsi que l'analyse d'échantillons de cerveau post-mortem de patients atteints de sclérose en plaques. Il a démontré le rôle d'Ascl1, un facteur de transcription neurogène clé, dans la spécification et la différenciation des oligodendrocytes pendant la myélinisation et la remyélinisation. Ses recherches récentes, caractérisant les cibles génétiques communes d'Ascl1/Olig2, ont montré le rôle important dans la différenciation des oligodendrocytes au cours de la myélinisation et de la remyélinisation des remodeleurs chromatiniens CHD7 et CHD8, dont l'haploinsuffisance chez l'homme conduit respectivement au syndrome de CHARGE et au trouble du spectre autistique. Il a reçu le prix Marie-Ange Bouvet Labruyère décerné par la Fondation de France en février 2018 pour ses travaux. Son laboratoire a établi des approches à l'échelle du génome pour étudier la régulation de la transcription des cellules cérébrales, en se concentrant sur les oligodendrocytes comme système modèle, afin d'étudier la coopération entre les facteurs de transcription (tels que Ascl1, Olig2 et Sox10) et les remodelages de la chromatine (Chd7 et Chd8) dans la régulation de la transcription et les destins cellulaires (génération, prolifération, survie et différenciation) pendant le développement normal du cerveau et les pathologies (y compris l'autisme, la naissance prématurée et la sclérose en plaques). En 2019, il rejoint l'équipe "Développement du cerveau" dirigée par B Hassan, et a contribué à des projets sur le développement du cerveau des souris et des cultures humaines mimant la corticogenèse à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), notamment sur le rôle de l'APP humain au cours de la neurogenèse corticale. Son groupe a optimisé les protocoles et les analyses pour les études pangénomiques au niveau transcriptomique (RNA-seq  et single-cell) mais aussi chromatinien (ChIP-seq pour les régulateurs de transcription et les marques d'histones régulatrices, et ATAC-seq).

Les projets actuels de son groupe comprennent :

• Régulation transcriptionnelle de la gliogenèse : un jeu entre facteurs de transcription et remodeleurs de chromatine
  Les oligodendrocytes (OLs) sont des cellules formatrices de myéline du système nerveux central enveloppant les axones et permettant la conduction saltatoire des potentiels d'action. Ces cellules sont issues de la différenciation des cellules précurseurs d'oligodendrocytes (OPC), qui nécessite une reprogrammation génétique importante impliquant des facteurs de transcription mais aussi des remodeleurs de la chromatine. Nous avons précédemment démontré le rôle de deux d'entre eux, Chd7 et Chd8, dans certains aspects de la biologie des OPC, comme la différenciation, la prolifération et la survie. Tous deux sont impliqués dans des maladies affectant le développement du cerveau, les mutations des gènes Chd7 et Chd8 provoquant respectivement le syndrome CHARGE et les troubles du spectre autistique (TSA). Dans cette étude, nous avons utilisé les OPC comme modèle pour comprendre la spécificité de Chd7 et Chd8, ainsi que leur effet compensatoire l'un sur l'autre. À cette fin, nous examinons les processus OPC et la dérégulation de la transcription (RNA-seq) causés par la perte de chaque facteur ou des deux. A l'aide des profils de liaison (ChIP-seq) de ces facteurs, nous cherchons à comprendre leur régulation directe dans la biologie des OPC. Cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires contrôlés par deux remodeleurs de la chromatine impliqués dans le développement et les maladies du cerveau.
• Caractérisation des mécanismes moléculaires de la fonction de Tns3 dans les oligodendroglies
  La sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurologique caractérisée par une perte des oligodendrocytes, les cellules myélinisantes du système nerveux central. Malgré des avancées récentes permettant d'empêcher le système immunitaire d'attaquer les oligodendrocytes, des thérapies efficaces de remyélinisation font toujours défaut. Dans la SEP, la remyélinisation spontanée à partir des cellules précurseurs d'oligodendrocytes (OPC) présentes dans tout le cerveau est inefficace et diminue avec l'âge. L'observation que les CPO sont présentes dans les lésions démyélinisantes de la SEP, mais ne se différencient pas en cellules myélinisantes, suggère que l'induction de la différenciation des CPO est un événement critique pour une remyélinisation réussie. Nous avons récemment identifié Tns3 (Tensin 3) comme un gène cible d'Ascl1 et d'Olig2, deux facteurs de transcription oligodendrogènes clés, et montré que Tns3 est fortement induit au moment de la différenciation des oligodendrocytes alors qu'il est régulé à la baisse dans les oligodendrocytes matures, constituant ainsi un bon marqueur des oligodendrocytes immatures. En utilisant des souris knock-in Tns3Tns3-V5, nous avons découvert que la protéine Tns3 marquée à l'extrémité C-terminale avec le petit épitope V5 était détectée spécifiquement dans les oligodendrocytes, où elle est principalement limitée au stade immature OL, étant localisée dans le cytoplasme périnucléaire et les processus cellulaires. Ce modèle d'expression se retrouve également au cours de la remyélinisation du cerveau adulte après injection de LPC, où Tns3 est présent dans les OL nouvellement formés. Par conséquent, Tns3 constitue un nouveau marqueur pour les OL immatures. La perte de fonction (LOF) in vivo de Tns3 par la technologie CRISPR/Cas9 dans les cellules souches neurales (NSCs) néonatales de la zone subventriculaire bloque la différenciation des oligodendrocytes sans affecter la survie ou la prolifération des OPCs. Nous avons reproduit ce défaut de différenciation dans des cultures de différenciation d'OPC en utilisant un vecteur AAV9 pour induire une LOF de Tns3 médiée par CRISPR. Nous avons généré un allèle de souris Tns3Flox, et nous induisons actuellement une LOF Tns3 spécifique aux OPC in vivo et in vitro pour confirmer ces résultats et explorer les phénotypes cellulaires des OPC mutants. En utilisant la lignée de souris Tns3 étiquetée V5, nous réaliserons une protéomique pour identifier les protéines partenaires de Tns3 et comprendre les mécanismes moléculaires de la fonction de Tns3 dans la différenciation des oligodendrocytes.
• Identification pharmacogénomique de petites molécules bioactives pour promouvoir l'oligodendrogenèse dans un modèle de lésion cérébrale néonatale (projet financé par l'ANR 2017-2022).
  Dans le cadre de notre projet NeoRepair, nous avons proposé et atteint avec succès les objectifs suivants : Nous avons généré des ensembles de gènes à expression enrichie dans les oligodendroglies, voir figure 1 (étape 3), par leur expression dans les NSC/NPC dorsales qui favorisent activement l'oligodendrogenèse aux stades néonatals (1), et par leur expression enrichie dans les cellules oligodendrogliales, par rapport aux autres types de cellules cérébrales (2). Ces ensembles de gènes oligodendrogliaux ont ensuite été soumis à des outils bioinformatiques afin d'identifier leurs réseaux et leurs noyaux transcriptionnels (4), et à une analyse pharmacogénomique pour identifier les petites molécules bioactives (médicaments) favorisant leur expression (5). Compte tenu du grand nombre de résultats obtenus par ces approches et afin d'évaluer leur impact dans l'oligodendrogenèse, nous avons introduit une procédure de notation basée sur la connaissance (6), fondée sur des études fonctionnelles démontrant l'exigence d'un gène donné dans différents aspects de l'oligodendrogenèse (spécification, prolifération, migration, survie, différenciation, myélinisation et remyélinisation des cellules OPC), en recensant plus de 2000 publications impliquant environ 400 gènes. L'analyse pharmacogénomique de cet ensemble de gènes sélectionnés nous a permis d'identifier 393 petites molécules favorisant différents aspects de l'oligodendrogenèse (7), dont 221 régulent également nos ensembles de gènes enrichis en oligodendroglium. Grâce à notre procédure de notation, nous avons pu classer les petites molécules en fonction de l'impact de leurs gènes cibles dans différents processus de l'oligodendrogenèse (8), et sélectionner 40 nouvelles petites molécules ayant une activité pro-oligodendrogénique putative. Des analyses pharmacologiques (pharmacocinétique et dynamique des médicaments) nous ont permis de sélectionner parmi elles 12 petites molécules (9). Enfin, nous avons validé l'activité pro-oligodendrogène de ces petites molécules dans des cultures de différenciation utilisant des progéniteurs neuraux (10) ou des OPC primaires (11), la plupart des petites molécules montrant une activité plus forte par rapport aux contrôles positifs actuellement en cours d'essais cliniques, comme l'hormone thyroïdienne (T3) normalement utilisée pour favoriser la différenciation des OPC en culture, ou la clémastine, un médicament antihistaminique.
• Mécanismes moléculaires de la fonction d'Ascl1 dans l'oligodendrogenèse versus la neurogenèse
• Évaluation de nouveaux médicaments approuvés par la FDA ayant une activité oligodendrogène validée in vitro dans des modèles murins précliniques de sclérose en plaques (financement proposé à l'ARSEP en 2021). 
• dLes remodeleurs de chromatine CHD8 et Chd7 dans les divers programmes génétiques des progéniteurs d'oligodendrocytes et des progéniteurs neuronaux.