Mitochondrial Bcl-xL promotes brain synaptogenesis by controlling non-lethal caspase activation
Trang Thi Minh Nguyen,
Rudy Gadet,
Marine Lanfranchi,
Romane A. Lahaye,
Sozerko Yandiev,
Olivier Lohez,
Ivan Mikaelian,
Lea Jabbour,
Ruth Rimokh,
Julien Courchet,
Frédéric Saudou,
Nikolay Popgeorgiev,
Germain Gillet
Affiliations
Trang Thi Minh Nguyen
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Rudy Gadet
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Marine Lanfranchi
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Physiopathologie et Génétique du Neurone et du Muscle, UMR 5261, INSERM U 1315, Institut NeuroMyoGène, 69008 Lyon, France
Romane A. Lahaye
Grenoble Institut des Neurosciences, Université Grenoble Alpes, Inserm U1216, 38700 La Tronche, France
Sozerko Yandiev
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Physiopathologie et Génétique du Neurone et du Muscle, UMR 5261, INSERM U 1315, Institut NeuroMyoGène, 69008 Lyon, France
Olivier Lohez
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Ivan Mikaelian
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Lea Jabbour
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Ruth Rimokh
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France
Julien Courchet
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Physiopathologie et Génétique du Neurone et du Muscle, UMR 5261, INSERM U 1315, Institut NeuroMyoGène, 69008 Lyon, France
Frédéric Saudou
Grenoble Institut des Neurosciences, Université Grenoble Alpes, Inserm U1216, 38700 La Tronche, France
Nikolay Popgeorgiev
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France; Institut Universitaire de France (IUF), 75231 Paris Cedex 5, France
Germain Gillet
Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM 1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Centre de recherche en cancérologie de Lyon, 69008 Lyon, France; Hospices civils de Lyon, Laboratoire d’anatomie et cytologie pathologiques, Centre Hospitalier Lyon Sud, chemin du Grand Revoyet, 69495 Pierre Bénite, France; Corresponding author
Summary: Non-lethal caspase activation (NLCA) has been linked to neurodevelopmental processes. However, how neurons control NLCA remains elusive. Here, we focused on Bcl-xL, a Bcl-2 homolog regulating caspase activation through the mitochondria. We generated a mouse model, referred to as ER-xL, in which Bcl-xL is absent in the mitochondria, yet present in the endoplasmic reticulum. Unlike bclx knockout mice that died at E13.5, ER-xL mice survived embryonic development but died post-partum because of altered feeding behavior. Enhanced caspase-3 activity was observed in the brain and the spinal cord white matter, but not the gray matter. No increase in cell death was observed in ER-xL cortical neurons, suggesting that the observed caspase-3 activation was apoptosis-independent. ER-xL neurons displayed increased caspase-3 activity in the neurites, resulting in impaired axon arborescence and synaptogenesis. Together, our findings suggest that mitochondrial Bcl-xL finely tunes caspase-3 through Drp-1-dependent mitochondrial fission, which is critical to neural network design.