Fanny Jaudon, Guilan Vodjdani, Fabrice Raynaud, Rosine Wehrlé, Laurent Fagni, Isabelle Dusart, Stéphane Gasman, Jean-Michel Bellanger, Mohamed Doulazmi, Susanne Schmidt, Anne Debant, Centre de recherche en Biologie cellulaire de Montpellier (CRBM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neurobiologie des processus adaptatifs (NPA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Maladies neurodéveloppementales et neurovasculaires (NeuroDiderot (UMR_S_1141 / U1141)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Neuroprotection du Cerveau en Développement / Promoting Research Oriented Towards Early Cns Therapies (PROTECT), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Robert Debré-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Neurochimie, Raynaud, Fabrice, Développement et plasticité des réseaux neuronaux = Development and Plasticity of Neural Networks (NPS-14), Neuroscience Paris Seine (NPS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neurosciences Paris Seine (NPS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Rho GTPases are crucial regulators of dendritic spine morphogenesis. However, a clear picture of the RhoGEFs activating Rho GTPases during this process is lacking. Gene expression profiling of purified Purkinje cells is used to identify the RhoGEF DOCK10 as essential for spine morphogenesis, activating a Cdc42-mediated pathway., By regulating actin cytoskeleton dynamics, Rho GTPases and their activators RhoGEFs are implicated in various aspects of neuronal differentiation, including dendritogenesis and synaptogenesis. Purkinje cells (PCs) of the cerebellum, by developing spectacular dendrites covered with spines, represent an attractive model system in which to decipher the molecular signaling underlying these processes. To identify novel regulators of dendritic spine morphogenesis among members of the poorly characterized DOCK family of RhoGEFs, we performed gene expression profiling of fluorescence-activated cell sorting (FACS)-purified murine PCs at various stages of their postnatal differentiation. We found a strong increase in the expression of the Cdc42-specific GEF DOCK10. Depleting DOCK10 in organotypic cerebellar cultures resulted in dramatic dendritic spine defects in PCs. Accordingly, in mouse hippocampal neurons, depletion of DOCK10 or expression of a DOCK10 GEF-dead mutant led to a strong decrease in spine density and size. Conversely, overexpression of DOCK10 led to increased spine formation. We show that DOCK10 function in spinogenesis is mediated mainly by Cdc42 and its downstream effectors N-WASP and PAK3, although DOCK10 is also able to activate Rac1. Our global approach thus identifies an unprecedented function for DOCK10 as a novel regulator of dendritic spine morphogenesis via a Cdc42-mediated pathway.