How a differentiated cell can change its identity : study of the role of the LIN-12/Notch pathway in the establishment of the competence to transdifferentiate in vivo in C. elegans

par Thomas Daniele

Thèse de doctorat en Biologie des organismes : développement et physiologie

Sous la direction de Sophie Jarriault.

Le président du jury était Jean-Marc Reichhart.

Les rapporteurs étaient Marie-Anne Félix, Richard Poole.

  • Titre traduit

    Comment une cellule différenciée peut-elle changer d'identité : étude du rôle de la voie de signalisation LIN- 12/Notch dans l'établissement de la compétence à transdifférencier in vivo chez C. elegans


  • Résumé

    L’acquisition d'une identité cellulaire différenciée est souvent considérée comme définitive et figée dans le temps; or un nombre croissant d’études démontre que les cellules différenciées peuvent faire preuve de plasticité sous certaines conditions. Afin de mieux comprendre ces phénomènes, notre laboratoire a établi un modèle unique chez Caenorhabditis elegans (C. elegans) permettant l’étude d’un événement de transdifférenciation dans un contexte physiologique à l'échelle de cellules uniques. Au cours du développement, une cellule épithéliale du rectum de C. elegans, nommé Y, va migrer antérieurement puis changer d’identité pour devenir un motoneurone nommé PDA. Les travaux préliminaires du laboratoire ont montré que la voie de signalisation LIN-12/Notch est le signal le plus précoce nécessaire pour le bon déroulement de la transdifférenciation de Y en PDA. Nous avons pu mettre en évidence : i) que lors de l’embryogénèse, deux ligands canoniques (apx-1 et lag-2) semblent agir de façon redondante afin d’activer la voie Notch. ii) l’activation ectopique et contrôlée de la voie Notch est suffisante pour induire la formation d’un second neurone PDA. iii) Les facteurs nucléaires que le laboratoire a identifiés comme cruciaux pour l'initiation de cet évènement de TD sont également importants pour la reprogrammation induite de cette deuxième cellule en neurone PDA par l'activation ectopique de Notch. iv) La suractivation prolongée de la voie Notch dans la cellule Y maintien l’identité épithéliale de cette dernière, ayant pour conséquence le blocage de la transdifférenciation de Y en PDA. L’ensemble de nos résultats montrent que la voie Notch est nécessaire et suffisante afin d’établir la compétence à transdifférencier et que cela ne peut être réalisé que si la voie Notch est régulée de façon très précise dans la cellule Y.


  • Résumé

    The acquisition of a differentiated cell identity is often considered as final and frozen in time. However, a growing number of studies showed that differentiated cells can exhibit plasticity under certain conditions. To better understand these cell plasticity phenomena, our laboratory has developed a unique model in Caenorhabditis elegans (C. elegans) to study a transdifferentiation event in a physiological context and at the single-cell level. During the worm development, an epithelial rectal cell, named Y, will migrate anteriorly and change its identity to become a neuron named PDA. Preliminary work performed by our laboratory showed that the LIN-12/Notch signalling pathway is the earliest signal necessary for the proper conduct of the transdifferentiation of Y into PDA. In our study, we showed that: i) during embryogenesis, two canonical ligands (apx-1 and lag-2) appear to act redundantly to activate the Notch pathway in Y. ii) ectopic and controlled activation of the Notch pathway is sufficient to induce formation of a second PDA neuron. iii) Nuclear factors indentified in our laboratory as crucial for the initiation of this event are also important for transdifferentiation of the second PDA obtained by ectopic activation of Notch. iv) A prolonged activation of the Notch pathway in the Y cell maintains its epithelial identity, which results in the inhibition of the transdifferentiation of Y into PDA. Together, our results showed that the Notch pathway is necessary and sufficient to establish the competence to transdifferentiate. This can only be achieved if the Notch pathway is regulated very precisely in the Y cell.


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