Évolution et Développement d'un organe sériel - la molaire : Transcriptomique comparée des bourgeons de molaire chez les rongeurs

par Coraline Petit

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Marie Sémon.

Soutenue le 02-02-2017

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


  • Résumé

    Les programmes de développement font appel à l'expression coordonnée de milliers de gènes, à laquelle le RNA-seq nous donne maintenant accès.Quelles différences d'expression sous-tendent les différences de programmes de développement, (i)entre organes similaires d'une même espèce ? (ii) entre organes homologues dans des espèces différentes ? Alors que d'autres études s'intéressent à des gènes maîtres régulateurs, je me suis intéressée au transcriptome pris dans son ensemble, dans ce qu'il peut nous apporter pour comprendre les différences de programme de développement en relation avec la morphologie finale. Notre modèle est le développement des molaires inférieure et supérieure chez les rongeurs, pour lesquelles nous avons obtenus des séries transcriptomiques de germes dentaires complets ou de germe coupés en deux.La majeure partie de la variation dans ces données correspond à un signal temporel qui est observé pour organes complets au cours du développement, mais aussi plus finement entre réplicats et enfin au niveau de dents coupées en deux.Le deuxième patron de variation est la différence entre la molaire inférieure et supérieure.Nous avons mis en évidence que le transcriptome reflète les proportions relatives de tissus qui le composent et nous renseigne sur des différences de population de cellules constituant chaque molaire. Ainsi les molaires de souris diffèrent entre elles par leur composition relative en mésenchyme et en tissu de cuspides.Puis nous avons montré que les spécificités des programmes inf/sup sont conservées chez la souris et le hamster. Cependant, les différences transcriptomiques entre ces deux espèces ne corrèlent pas avec les différences morphologiques, même dans le cas où la morphologie est similaire. Cette évolution rapide des profils temporels d'expression est compatible avec un phénomène de dérive développementale.Enfin, je me suis intéressée à l'identité bucco-lingual (BL) des molaires, car les cuspides supplémentaires de la molaire sup de souris se forment côté lingual. Nous avons montré que le côté lingual a sa propre identité et que les différences d'expression BL sont plus fortes dans la molaire sup de souris. Enfin, les perspectives de ces travaux seront de comprendre les modifications du programme développemental qui différencient les molaires sup de souris et de hamster, en s'appuyant en plus sur les données BL, afin de comprendre comment la molaire sup de souris développe 2 cuspides linguales supplémentaires.

  • Titre traduit

    Evolution and Development of a serial organ - the molar : Comparative transcriptomics of rodents molar germs


  • Résumé

    Developmental programs are the result of the coordinate expression of thousands of genes which is nowadays accessible through RNA-sequencing.Which differences in expression levels underlie differences in developmental programs, (i) betweensimilar organs of the same species? (ii) between homologous organs in different species?While others studies have been focusing on master regulatory genes, I concentrated on transcriptomeas a whole to untangle the link between differences in developmental programs and differences in final morphologies. Our model of study is the development of rodent upper and lower first molars, for which we obtained transcriptomes for either whole molar germs at different stages of development or molar germs cut in half.The main variation in these data is a temporal signal which is present in whole organs, as in biological replicates and also in germ halves. The second pattern of variation is the difference between upper and lower molars. We evidenced that transcriptome reflects the relative tissue proportions composing the organ, thus it informed us on differences in cellular proportion between each molars. Thus mouse first molars differ in their relative proportion in mesenchyme and cusp tissue. Then, we showed that specificities of the upper/lower molar developmental programs are conserved between mouse and hamster. However, transcriptomic differences between species are not correlated to the morphological differences, even when the final morphology is similar (eg. the lower molar). This rapid evolution of expression profiles between species is consistent with a phenomenon known as Developmental System Drift (DSD).At last, I was interested in the identity of the buccal and lingual side (BL) of mouse molars, because the supplementary cusps of the mouse first upper molar are formed lingually. We evidenced that the lingual side has an identity of its own and that the differences of expression between buccal and lingual side are increased in mouse upper molar.Finally, the prospects for this work will be to understand the changes of the developmental program that differentiate mouse upper molar from hamster ones, relying more these BL data, to understand how the mouse first upper molar developed formed two supplementary lingual cusps.



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