In human, execution of unimanual movements requires lateralized activation of the primary motor cortex, which then transmits the motor command to the contralateral hand through the crossed corticospinal tract (CST). Mutations in NETRIN-1 alter motor control lateralization, leading to congenital mirror movements. To address the role of midline Netrin-1 on CST development and subsequent motor control, we analyzed the morphological and functional consequences of floor-plate Netrin-1 depletion in conditional knock-out mice (Shh::cre;Ntn1lox/lox mice). Here, we show that depletion of floor plate Netrin-1 critically disrupts midline crossing of the CST, whereas the other commissural systems are mostly preserved. The CST defect results in abnormal but functional ipsilateral projections, and is associated with abnormal symmetric movements. Therefore, our study reveals a new role for Netrin-1 in CST development. It also describes a unique mouse model recapitulating characteristics of human congenital mirror movements, through abnormal CST decussation.

Abstract White matter disorders of the CNS such as MS, lead to failure of nerve conduction and long-lasting neurological disabilities affecting a variety of sensory and motor systems including vision. While most disease-modifying therapies target the immune and inflammatory response, the promotion of remyelination has become a new therapeutic avenue, to prevent neuronal degeneration and promote recovery. Most of these strategies are developed in short-lived rodent models of demyelination, which spontaneously repair and do not reflect the size, organization, and biology of the human CNS. Thus, well-defined non-human primate models are required to efficiently advance therapeutic approaches for patients. Here, we followed the consequence of long-term toxin-induced demyelination of the macaque optic nerve on remyelination and axon preservation, as well as its impact on visual functions. Findings from oculo-motor behavior, ophthalmic examination, electrophysiology, and retinal imaging indicate visual impairment involving the optic nerve and retina. These visual dysfunctions fully correlated at the anatomical level, with sustained optic nerve demyelination, axonal degeneration, and alterations of the inner retinal layers. This non-human primate model of chronic optic nerve demyelination associated with axonal degeneration and visual dysfunction, recapitulates several key features of MS lesions and should be instrumental in providing the missing link to translate emerging repair pro-myelinating/neuroprotective therapies to the clinic for myelin disorders such as MS. Significance Statement Promotion of remyelination has become a new therapeutic avenue, to prevent neuronal degeneration and promote recovery in white matter diseases such as MS. To date most of these strategies are developed in short-lived rodent models of demyelination, which spontaneously repair. Well-defined non-human primate models closer to man would allow to efficiently advance therapeutic approaches. Here we present a non-human primate model of optic nerve demyelination that recapitulates several features of MS lesions. The model leads to failed remyelination, associated with progressive axonal degeneration and visual dysfunction, thus providing the missing link to translate emerging pre-clinical therapies to the clinic for myelin disorders such as MS.