Mireille Montcouquiol, Julien Messéant, Nathalie Sans, Franck Lager, Gilles Renault, Perrine Delers, Laure Strochlic, Fadel Tissir, Jerome Ezan, Claire Legay, Konstantin Glebov, Carmen Marchiol, Centre de neurophysique, physiologie, pathologie (UMR 8119), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (ICM), 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)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut François Magendie, Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), UCL - SSS/IONS/CEMO - Pôle Cellulaire et moléculaire, Centre de neurophysique, physiologie, pathologie ( UMR 8119 ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute ( ICM ), 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 ) -CHU Pitié-Salpêtrière [APHP], Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Institut Cochin ( UM3 (UMR 8104 / U1016) ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Catholique de Louvain ( UCL ), and HAL UPMC, Gestionnaire
Understanding the developmental steps shaping the formation of the neuromuscular junction (NMJ) connecting motoneurons to skeletal muscle fibers, is critical. Wnt morphogens are key players in the formation of this specialized peripheral synapse. Yet, the individual and collaborative functions of Wnts as well as their downstream pathways remain poorly understood at the NMJ. Here, we demonstrate through Wnt4 and Wnt11 gain of function studies in culture or in mice that Wnts enhance acetylcholine receptor (AChR) clustering and motor axon outgrowth. In contrast, loss of Wnt11 or Wnt-dependent signaling in vivo decreases AChR clustering and motor nerve terminal branching. Both Wnt4 and Wnt11 stimulate AChR clustering and mRNA downstream activation of the β-catenin pathway. Strikingly, Wnt4 and Wnt11 co-immunoprecipitate with Vangl2, a core component of the Planar Cell Polarity (PCP) pathway, which accumulates at embryonic NMJ. Moreover, mice bearing a Vangl2 loss of function mutation (looptail) exhibit a decreased number of AChR clusters and overgrowth of motor axons bypassing AChR clusters. Taken together, our results provide genetic and biochemical evidences that Wnt4 and Wnt11 cooperatively contribute to mammalian NMJ formation through activation of both the canonical and Vangl2-dependent core PCP pathways.