Interactions des gènes et des protéines dans le développement des membres : le cas de MSX et Gli3

Gene and protein interactions in limb development : the case of Msx and Gli3

• Auteur / Autrice : Mathura Shanmugasundaram
• Direction : Benoît Robert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 17/09/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique Moléculaire de la Morphogénèse
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Schneider-Maunoury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Malcolm Logan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marian A. Ros, Bénédicte Durand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Morphogenèse

Polydactylie

Mots clés libres

Polydactylie

Membre

Développement

Shh

Gli3

Msx1/2

Antérieur - Postérieur

Morphogenèse

Morphogenesis

Polydactyly

Résumé

Le bourgeon de membre est, dès son émergence dans le flanc de l'embryon, divisé en deux domaines distincts, l'un antérieur, l'autre postérieur. Nous analysons le rôle des gènes Msx dans cette polarisation. Chez la souris, les gènes Msx constituent une petite famille multigénique comprenant Msx1 et Msx2: ces gènes codent pour des facteurs de transcriptions à homéodomaine. Les souris mutantes pour Msx1 et Msx2 présentent également une surcroissance de la région antérieure du bourgeon de membre, associée à la perte d'un domaine apoptotique, qui conduit à des polydactylies antérieures. La projet vise à élucider les mécanismes par lesquels les Msx agissent sur la morphogenèse de cette région du membre. Au cours de cette investigation, nous avons fait d'intéressantes observations qui indiquent que les Msx interagissent avec Gli3, et nous avons obtenu d'intéressants résultats expérimentaux par co-immunoprécipitation des Msx et de Gli3 (co-IP) dans des cellules en culture transfectées, et par test de ligation de proximité (PLA) sur le bourgeon de membre in situ. La stratégie repose aussi sur l'analyse différentielle des transcriptome d'embryons doubles mutants pour Msx1 et Msx2 et d'embryons normaux, de façon à identifier les cibles qu'ils peuvent avoir en commun avec Gli3, ces dernières étant déjà décrites. Ces modèles devraient permettre de corréler le niveau d'apoptose avec la surcroissance du bourgeon et la polydactylie qui en résulte, apportant une importante contribution aux mécanismes de la morphogenèse qui sont encore très mal compris.

The vertebrate limb is a paradigmatic model for morphogenesis. The anteroposterior (AP) growth and patterning of the limb bud rely on an intricate regulatory genetic network involving many genetic players such Shh and Gli3. Shh is produced in the posterior region of the limb mesoderm and acts as a morphogen along the AP axis. It regulates both digit number and identity of different AP positions. As the main function of Shh is to prevent proteolysis of Gli3FL into Gli3R, Gli3R concentrates anteriorly which is also where apoptosis takes place. In the mouse, paradoxically, despite a quasi-symmetrical expression profile, Msx1/2 null mutants show systematic anterior defects with an overgrowth in the anterior limb domain, resulting in anterior polydactyly. Both Gli3 and Msx mutant limb defects are concentrated anteriorly in a similar fashion suggesting an interaction between these genes and a possible role of this interaction in AP patterning in the limb bud as well as dysregulation of apoptosis. Indeed, we demonstrate interactions between Msx and Gli3 genes and even proteins. Mutations of Msx and Gli3 result in anterior polydactylous phenotypes and a similar loss of anterior apoptosis. This morphological analysis is associated with a search for common Gli3 and Msx transcriptional targets and partners in an attempt to link gene activity with changes in cell physiology that underlie morphogenesis. We have performed a differential transcriptome (RNA-Seq) on whole limb buds of Msx1-/-Msx2 narrowing down on a number of potential common targets of Gli3 and Msx. We demonstrate that Msx and Gli3 work together in regulating the AP axis of limb development, independent of Shh.