Link between signalling pathways, cell cycle and mechanical forces during foetal myogenesis

par Joana Esteves De Lima

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Carmen Birchmeier et de Delphine Duprez.

Soutenue le 28-09-2015

à Paris 6 en cotutelle avec Freie Universität (Berlin). Fachbereich Biologie , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Biologie du Développement (laboratoire) .

Le jury était composé de Gisèle Bonne, Simone Spuler, Pascal De Santa Barbara, Pascal Maire, Sigmar Stricker, Ezequiel Mendoza.

  • Titre traduit

    Lien entre les voies de signalisation, le cycle cellulaire et les forces mécaniques au cours de la myogenèse fœtal


  • Résumé

    La myogenèse fœtale repose sur les cellules progénitrices musculaires PAX7+ qui assurent la croissance musculaire au cours du développement et qui sont à l’origine des cellules satellites. Nous avons cherché à interpréter les signaux régulant la myogenèse fœtale et leur lien avec le cycle cellulaire. Nous avons effectué une analyse exhaustive du cycle cellulaire des cellules myogéniques au cours de la myogenèse fœtale. Nous avons aussi identifié que les cellules PAX7+ progressant dans le cycle cellulaire (phases S, G2, et M) sont régionalisées aux extrémités des muscles. Les voies de signalisation BMP et NOTCH régulent positivement le nombre de cellules PAX7+ pendant le développement fœtal mais ont un effet différent sur la différenciation musculaire. Nous avons montré que les voies de signalisation BMP ou NOTCH augmentent le nombre de cellules PAX7+ de manière indépendante. Nous avons aussi identifié des interactions antagonistes entre ces deux voies lors de la différenciation musculaire. Nous avons testé l'importance de la contraction musculaire pendant la myogenèse fœtale chez l’embryon de poulet. Le blocage des contractions musculaires mime un phénotype de perte de fonction NOTCH, à savoir une diminution du nombre de cellules progénitrices musculaires avec une tendance à la différenciation musculaire. Nous avons aussi montré que les forces mécaniques produites par les contractions musculaires sont détectées par le co-activateur transcriptionnel YAP1 qui régule l'expression d’un ligand de NOTCH au sein des fibres musculaires, qui à son tour va maintenir le pool de cellules progénitrices musculaires fœtaux.


  • Résumé

    Foetal myogenesis relies on PAX7+ muscle progenitors that provide the source of cells for muscle growth during development and for the generation of the satellite cell pool. We aimed to decipher the signals that regulate the balance between myogenic differentiation and proliferation. We performed an exhaustive analysis of the cell cycle phases of myogenic cells during foetal myogenesis. I defined that PAX7+ cells in the S/G2/M phases were enriched at the contact points to the tendons. BMP and NOTCH signals increase the number of PAX7+ cells during foetal development, but affect differentiation in a positive and negative manner, respectively. I revealed that BMP and NOTCH increase the number of PAX7+ cells independently of each other. However, they act antagonistically during differentiation. Thus, the interplay between NOTCH and BMP signalling differs in proliferation and differentiation. Because muscle is a mechanical tissue, we tested the importance of muscle contraction for foetal myogenesis in chick embryos. I found that the block of muscle contraction during foetal myogenesis mimicked a NOTCH loss-of-function, i.e. decreased the number of foetal muscle progenitors and shifted the balance between proliferation and differentiation towards a differentiation fate. Mechanical forces provided by muscle contractions are sensed in myonuclei by the transcriptional co-activator YAP1 that regulates expression of the NOTCH ligand JAGGED2 in muscle fibres. This JAGGED2 signal keeps the muscle progenitors in an undifferentiated state and suppresses differentiation.


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