Rôle de la membrane basale lors de la morphogenèse épithéliale chez Drosophila melanogaster

par Julien Chlasta

Thèse de doctorat en Biologie, Médecine et Santé

Sous la direction de Muriel Grammont.

Soutenue le 19-12-2016

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule. LBMC (laboratoire) .

Le président du jury était Jan Traas.

Le jury était composé de Ulrich Valcourt, Véronique Van de Bor.

Les rapporteurs étaient Michèle Crozatier, Jean-Louis Couderc.


  • Résumé

    Les membranes basales (MB) jouent un rôle majeur au cours des processus morphogénétiques. Elles et sont principalement composées de Collagène de type IV, de Perlecan et de Laminine. Les récepteurs d'adhésions/signalisations (Intégrines/Dystroglycans) localisés au pôle basal des cellules épithéliales, interagissent directement avec les MBs. De nombreuses études montrent l'importance de la composition des MBs dans le devenir cellulaire. Cependant, le rôle mécanique de la MB au cours du développement d'un organe multicouche n'est pas connu. Comme modèle de morphogenèse épithéliale, nous avons choisi d'étudier l'épithélium du follicule ovarien chez Drosophila melanogaster. La MB entoure chaque follicule ovarien qui est composé d'une monocouche de cellules épithéliales cuboïdes entourant un groupe interne formé de 16 cellules de la lignée germinale (15 cellules nourricières en postérieur et 1 ovocyte en antérieur). Au cours du développement folliculaire, les cellules épithéliales s'aplatissent suivant une vague antéro-postérieur. Cette transition cellulaire cuboïde – aplatie dépend du remodelage des jonctions d'adhérence et du cytosquelette. Mes travaux de thèse ont porté sur l'étude du rôle mécanique et moléculaire de la MB au cours de la morphogenèse épithéliale chez la Drosophile. J'ai ainsi pu montrer (i) que la rigidité de la MB augmente au fur et à mesure du développement du follicule, (ii) que l'aplatissement dépend de la structure de la MB et de la liaison a cette MB grâce aux intégrines (iii) que la MB s'assouplie lors de la transition cuboïde-squameux et que cette assouplissement dépend de ce processus. Ces résultats démontrent un dynamisme mécanique et moléculaire de la MB au cours de l'ovogenèse et de la morphogenèse, révélant le rôle central de la MB lors de ces processus. Parallèlement j'ai développé une approche par segmentation cellulaire afin d'extraire les valeurs métriques (hauteur, anisotropie, surface basale, volume) des cellules épithéliales et de mesurer les variations de ces paramètres au cours de la morphogenèse épithéliale (MARS-ALT)

  • Titre traduit

    Role of basement membrane during epithelial morphogenesis in Drosophila melanogaster


  • Résumé

    Epithelial cell morphogenesis is an essential process for animal development. Epithelia are composed of polarized cells with a basal side interacting through Integrins, with a basement membrane (BM) and a lateral side containing cadherin-based junctional complexes. Integrins and Cadherins are, both, linked to actin filaments and are thus involved in cell shape regulation. While these links are well documented, it remains unclear how the components of the BM and the 3D organisation of this tissue influence epithelial cell morphogenesis. The model we are using to study this influence is the follicular epithelium in Drosophila melanogaster. It consists of a monolayer of 800 epithelial cells surrounding the egg chamber consisted of an internal cluster of 16 germline cells (15 nurse cells and one posteriorly-localized oocyte). An extracellular matrix (ECM), composed mainly of Collagen IV and Laminins, surrounds each follicle, directly secreted by follicular cells. During follicle development, the cuboidal epithelial cells become squamous around the nurse cells and columnar around the oocyte. The cuboidal-to-squamous transition depends on both Integrins (formed by the subunits aPS2/bPS) and Cadherin-based adherens junction remodelling. Here we designed an Atomic Force Microscopy (AFM) approach to investigate the elastic modulus of the ECM in a living ovarian follicle at different stages of development and particularly during epithelial cell morphogenesis. First, we found that the stiffness changes temporally during oogenesis with an increase of stiffness during Collagen IV deposition. Second, during cell morphogenesis, we observed a gradient of ECM stiffness. Third, by measuring the stiffness in mutants delaying or promoting cell flattening, we showed that the regional differences occurs in function of the cell ability to flatten. Fourth, to assess the involvement of Collagen IV or its structure for the ECM rigidity properties, we measured the stiffness of ECM produced by follicles mutant for Collagen IV or after collagenase treatment and concluded that collagen fibrils are the source of rigidity properties.Altogether, these results demonstrate the role of the regulation of the ECM stiffness for epithelial cell morphogenesis and highlight a new mechanical aspect in the comprehension of developmental processes


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