Regulation of Mesenchymal Differentiation Potentials in the avian Neural Crest

par Bárbara De Faria Da Fonseca

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Elisabeth Dupin.

Soutenue le 03-07-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec Institut de la Vision (laboratoire) .

Le président du jury était Claire Fournier-Thibault.

Le jury était composé de Marie-Claire Delfini-Farcot, Nicole Le Douarin.

Les rapporteurs étaient Anne-Hélène Monsoro-Burq, Claire Baker.

  • Titre traduit

    Régulation du potentiel de différenciation mésenchymateux dans la crête neurale aviaire


  • Résumé

    La crête neurale (CN) est une structure multipotente transitoire de l'embryon de vertébrés. La CN céphalique (CNC), mais pas la CN troncale (CNT), fournit des tissus mésenchymateux (squelette, derme et tissus adipeux de la face). Cette capacité de la CNC est liée à l'absence d'expression des gènes de type Hox. Cependant, les cellules de la CNT possèdent des potentialités mésenchymateuses à l'état dormant, qui peuvent s'exprimer en culture. Les mécanismes moléculaires qui régulent les potentialités mésenchymateuses de la CN le long de l'axe antéro-postérieur restent incompris. Chez l'embryon d'oiseau, nous avons étudié l'influence des facteurs de transcription Hox et Six sur la formation du mésenchyme par la CN. D'une part, nos analyses in vivo et in vitro montrent que Six1 est présent dans des cellules mésenchymateuses de la CN et du mésoderme, suggérant un rôle dans le développement musculo-squelettique de la tête. D'autre part, nous avons testé l'hypothèse d'un rôle inhibiteur des facteurs Hox. Nos résultats montrent que l'expression ectopique de Hoxa2 dans les cellules de CNC en culture inhibe la production d'ostéoblastes, sans affecter celle des cellules nerveuses et mélanocytaires. Dans la CNT, nous avons trouvé que la différentiation osseuse, cartilagineuse et adipocytaire, est fortement réduite après la surexpression de Hoxa2, sans effet sur les autres phénotypes dérivés de la CN. Ces résultats suggèrent que les potentialités mésenchymateuses de la CN sont régulées, au moins en partie, par un mécanisme commun aux cellules de CNC et CNT, mettant en jeu une inhibition de l'activité du gène Hoxa2.


  • Résumé

    The neural crest (NC) is a transitory multipotent structure of the vertebrate embryo. The cephalic NC (CNC), not the trunk NC (TNC), gives rise to mesenchymal cell types (contributing to craniofacial skeleton, dermis and adipose tissue). This capacity of the CNC has been linked to the absence of Hox gene expression in the most rostral region of the embryo. However, TNC cells do have mesenchymal potentialities, although in a dormant state in vivo, but which can be disclosed after NC in vitro culture. The molecular mechanisms that regulate mesenchymal potentials of the NC cells along the rostral-caudal axis are still elusive. Here, we have used the avian embryo model to investigate the possible influence on NC mesenchymal fate, of Hox and Six transcription factor genes. On the one hand, in vivo and in vitro culture analyses show that Six1 gene is expressed in mesenchymal cell populations derived from both cranial NC and mesoderm, suggesting a role for Six1 in muscle-skeletal development in the head. On the other hand, we have tested the hypothesis of an inhibitory action of Hox genes on NC cell mesenchymal differentiation using NC in vitro cultures. In CNC cells, we found that ectopic expression of Hoxa2 strongly reduces the production of osteoblasts, while neural and melanocytic phenotypes are unaffected. In the cultured CNT cells, overexpression of Hoxa2 results in largely impaired differentiation into bone cells, chondrocytes and adipocytes, whereas other NC derivatives are unchanged. These results suggest that mesenchymal potentials of the CNC and TNC are controlled, at least in part, via a common mechanism that involves inhibition of Hoxa2 gene activity.


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