Transcriptional regulatory network underlying connective tissue differentiation during limb development

par Mickael Orgeur

Thèse de doctorat en Biologie du développement

Sous la direction de Delphine Duprez et de Sigmar Stricker.

Soutenue le 26-09-2016

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

Le jury était composé de Simone Spuler, Francesca Spagnoli, Krzysztof Jagla, Gisèle Bonne.

  • Titre traduit

    Réseau de régulation transcriptionnelle sous-jacent à la différenciation du tissu conjonctif au cours du développement du membre


  • Résumé

    Le système musculo-squelettique se compose des muscles, du squelette et du tissu conjonctif qui comprend, entre autres, les tendons et le tissu conjonctif musculaire. Le tissu conjonctif musculaire contribue à l'élasticité et à la rigidité des muscles, alors que les tendons transmettent les forces musculaires à l'os nécessaires aux mouvements du corps. Contrairement au muscle et au squelette, la mise en place et la formation du tissu conjonctif restent à ce jour peu étudiées. Afin d'identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la formation du tissu conjonctif au cours du développement du membre, cinq facteurs de transcription à doigt de zinc ont été examinés : OSR1, OSR2, EGR1, KLF2 et KLF4. Ces facteurs de transcription sont exprimés dans différents sous-compartiments du système musculo-squelettique et leur surexpression influence la différentiation des cellules mésenchymateuses du membre. Afin d'élucider leurs rôles au niveau de la régulation génique, plusieurs stratégies à haut-débit (RNA-seq, ChIP-seq) ont été mises en place. Ces stratégies ont permis : (i) d'identifier que les facteurs de transcription partagent des fonctions régulatrices communes liées à la transduction du signal, à la communication cellulaire et à l'adhésion cellulaire ; (ii) de révéler que les gènes différentiellement exprimés étaient enrichis pour des signatures d'activation et de répression chromatiniennes, suggérant qu'ils sont dynamiquement régulés ; (iii) de distinguer les gènes cibles directs des cibles indirectes. Ces résultats fournissent ainsi une base pour des travaux futurs visant à mieux comprendre l'inter-connectivité entre les différents composants de l'appareil locomoteur.


  • Résumé

    The musculoskeletal system is composed of muscles, skeletal elements and connective tissues such as tendon and muscle connective tissue. Muscle connective tissue contributes to the elasticity and rigidity of muscles, while tendons transmit forces generated by muscles to the bone to allow body motion. In contrast to muscle and skeleton, connective tissue patterning and formation remain poorly investigated. In order to identify molecular mechanisms underlying connective tissue formation during limb development, five zinc-finger transcription factors were investigated: OSR1, OSR2, EGR1, KLF2 and KLF4. These transcription factors are expressed in distinct subcompartments of the musculoskeletal system and influence the differentiation of limb mesenchymal cells upon overexpression. To further investigate their roles at the molecular level, several genome-wide strategies (RNA-seq, ChIP-seq) were employed. These strategies enabled: (i) to identify that the transcription factors share common regulatory functions and positively regulate biological processes related to signal transduction, cell communication and biological adhesion; (ii) to reveal that the differentially expressed genes were enriched for both active and repressive chromatin signatures at their promoters, suggesting that they are dynamically regulated; (iii) to distinguish between indirect and direct target genes. Altogether, these results provide a framework for future investigations to better understand the interconnectivity between components of the musculoskeletal system.


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