Role of DIP-α and Dpr10 in maintaining muscle innervation specificity in adult Drosophila leg

Le connectome axone-muscle, défini comme l'organisation stéréotypée et spécifique des terminaisons axonales des motoneurones (MN) contactant chaque muscle, est essentiel à la fonction motrice. Cette connectivité se met en place au cours du développement grâce à des programmes génétiques guidant les MNs vers leurs cibles musculaires spécifiques. Si ces mécanismes développementaux sont bien caractérisés, leur contribution au maintien à long terme des circuits neuromusculaires à l'âge adulte reste mal comprise. Un nombre croissant de données suggère que les connexions neuromusculaires ne sont pas simplement préservées de manière passive, mais nécessitent un soutien moléculaire actif et continu, les jonctions neuromusculaires (NMJ) adultes subissant des remaniements en réponse à l'activité, au vieillissement ou aux rythmes circadiens. Fait notable, plusieurs molécules impliquées dans la reconnaissance synaptique au cours du développement, notamment les protéines d'adhésion cellulaire et les molécules de guidage axonal, demeurent exprimées dans les MNs et les muscles adultes. Cette expression persistante suggère que les voies moléculaires développementales pourraient jouer un role cle dans le maintien de la spécificité synaptique et l'intégrité des circuits tout au long de la vie.Dans cette étude, nous étudions le rôle de DIP-α, un membre de la superfamille des immunoglobulines et orthologue des protéines humaines IgLONs chez la drosophile, dans le maintien des connexions neuromusculaires chez la mouche adulte. Au cours du développement, DIP-α et son interacteur Dpr10 contrôlent le ciblage terminal de trois MNs spécifiques vers trois muscles distincts de la patte adulte.Grâce à une approche par RNAi inductible et spécifique de l'adulte, nous montrons que l'expression de DIP-α est à la fois nécessaire et suffisante pour maintenir des connexions neuromusculaires spécifiques chez la mouche adulte. La perte de DIP-α dans les MNs matures entraîne des défauts d'innervation terminale, notamment une diminution de la longueur moyenne des branches axonales et du nombre de ramifications par rapport aux témoins. Inversement, la ré-expression ciblée de DIP-α dans les MNs adultes de mutants nuls permet de restaurer une arborisation terminale correcte, y compris chez des animaux âgés, révélant une plasticité inattendue au sein du système neuromusculaire adulte. Pour explorer plus avant l'environnement musculaire spécifique pouvant contribuer à la spécificité synaptique, nous avons réalisé un séquençage d'ARN sur noyau isolé (snRNA-seq) des segments fémoraux et tibiaux adultes. Cette analyse révèle des signatures transcriptionnelles distinctes entre les quatre muscles fémoraux, suggérant que les mécanismes de maintien synaptique sont spécifiques à chaque muscle et organisés régionalement. Plusieurs facteurs de transcription et protéines transmembranaires sont différentiellement exprimés entre les muscles, soulignant la nécessité d'explorer plus en détail le protéo-interactome axone-muscle propre à chaque unité motrice. Nos résultats identifient DIP-α comme un acteur essentiel du maintien de la spécificité synaptique dans la patte adulte et suggèrent un modèle selon lequel les codes moléculaires développementaux sont exprimés et réutilisés à l'âge adulte pour maintenir activement la connectivité neuromusculaire. Ces codes sont requis pour un processus actif de préservation des connexions neuromusculaires uniques chez l'adulte. Ce travail apporte un éclairage nouveau sur les bases moléculaires sur la manière dont les circuits moteurs sont continuellement construits et maintenus tout au long de la vie de l'animal.