Hoxa2 - and Rhombomere-Dependent Development of the Mouse Facial Somatosensory Map

Abstract

In the mouse trigeminal pathway, sensory inputs from distinct facial structures, such as whiskers or lower jaw and lip, are topographically mapped onto the somatosensory cortex through relay stations in the thalamus and hindbrain. In the developing hindbrain, the mechanisms generating such maps remain elusive. We found that in the principal sensory nucleus, the whisker-related map is contributed by rhombomere 3-derived neurons, whereas the rhombomere 2-derived progeny supply the lower jaw and lip representation. Moreover, early Hoxa2 expression in neuroepithelium prevents the trigeminal nerve from ectopically projecting to the cerebellum, whereas late expression in the principal sensory nucleus promotes selective arborization of whisker-related afferents and topographic connectivity to the thalamus. Hoxa2 inactivation further results in the absence of whisker-related maps in the postnatal brain. Thus, Hoxa2- and rhombomere 3-dependent cues determine the whisker area map and are required for the assembly of the whisker-to-barrel somatosensory circuit.

MOZ and MORF, two large MYSTic HATs in normal and cancer stem cells

“…zMOZ-dependent expression of Hox proteins such as Hoxa2a and Hoxa2b controls segment-specific fate maps of facial skeletal precursors. Related to this, Hoxa2 is important for development of mouse facial somatosensory map (Oury et al, 2006) and Lin49 controls Hox-C expression in C. elegans (Chamberlin and Chang et al, 2003). All of these suggest that zMOZ is important for skeletogenesis in zebrafish.…”

Developmental basis of the rostro-caudal organization of the brainstem respiratory rhythm generator

“…Inactivation of Hoxa2 did not affect the breathing frequency, but, instead, led to a largerthan-normal inspiratory amplitude (tidal volume in figure 2b). We analysed the distribution of EGFP þ cells in knock-in mice in which EGFP expression was selectively induced in r2-derived Hoxa2-expressing cells upon Cre-mediated recombination (in collaboration with F. Rijli, see Oury et al 2006). This was done by mating the Hoxa2 EGFP(lox-neo-lox) knock-in allele with an r2-specific Cre transgenic line ).…”

Hoxa2

“…Les mécanis-mes moléculaires qui coordonnent la mise en place de ces circuits topographiquement ordonnés dans le système somatosensoriel restent cependant encore très peu connus. Récemment, le gène Hoxa2 a été identifié comme un gène clé pour la mise en place de la carte somatosensorielle de la face [2]. Les cartes somatosensorielles sont à la base du traitement précis des informations sensitives collectées par les récepteurs périphériques.…”

“…Cette organisation modulaire forme une carte neuronale « somatotopique » de représentation des vibrisses que l'on peut clairement visualiser par une simple coloration à la cytochrome oxydase (Figure 1). Grâce à cette organisation spécifique, ce modèle est somatotopique du noyau sensoriel principal (PrV) du système trigéminal (Figure 1), qui constitue le relais majeur de l'information sensitive de la face au niveau du cerveau postérieur [2]. Nous avons en particulier observé que la partie du PrV qui contient la carte de représentation des vibrisses est uniquement composée de neurones dérivant du rhombomère (r)3 (Figure 2).…”

“…NOUVELLES MAGAZINE neurones en réseaux topographiquement organisés [7]. Nous avons récemment mis en évidence le rôle crucial de l'un des membres de la famille Hox, le gène Hoxa2, dans la mise en place de la somatotopie du PrV et en particulier dans l'établissement de la carte des vibrisses chez la souris [2]. D'une part, son expression précoce dans le rhombencéphale est requise pour le guidage et l'arrêt des afférences du nerf trijumeau au niveau du futur emplacement du noyau PrV : en l'absence d'expression du gène Hoxa2, les afférences sensorielles trigéminales ne s'arrêtent pas au niveau du pons mais projettent de manière aberrante au cervelet.…”