Spatio-temporal and quantitative control of Rho1 activity by GPCR signaling during tissue morphogenesis

par Alain Garcia De Las Bayonas

Thèse de doctorat en Biologie du developpement

Sous la direction de Thomas Lecuit.

Le président du jury était Julien Royet.

Le jury était composé de Olivier Pertz.

Les rapporteurs étaient François Robin, Magali Suzanne.

  • Titre traduit

    Contrôle spatio-temporel et quantitatif de l'activité Rho1 par une signalisation GPCR


  • Résumé

    La constriction apicale des cellules du mésoderme et l'intercalation des cellules de l'ectoderme sont contrôlées par des réseaux contractiles d'acto-myosine dans l'embryon de Drosophile. Le niveau d'activation et la polarisation du cytosquelette d'acto-myosine détermine la nature des déformations cellulaires observées. Nous montrons que le GPCR Smog et les protéines G (Gα,Gβγ) en aval, activent la signalisation Rho1 et donc la Myosine-II dans les deux tissus. Dans l'ectoderme, Gα12/13 active Rho1 à la membrane apicale (aussi appelé compartiment médio-apical) tandis que les sous-unités Gβ13F-Gγ1 activent Rho1 en médio-apical et aux jonctions cellulaires. Les mécanismes contrôlant l’activation polarisée de Rho1 dans ce tissu demeurent incompris. Nous montrons ici que deux RhoGEFs, RhoGEF2 et une nouvelle RhoGEF Wireless/p114RhoGEF, activent Rho1 sous le contrôle des protéines G dans l’ectoderme. RhoGEF2 stimule Rho1 en médio-apical sous la dépendance de Gα12/13 alors que Wireless/p114RhoGEF contrôle l’activité de Rho1 aux jonctions avec Gβ13F-Gγ1. RhoGEF2 est présente aux jonctions et en médio-apical tandis que Wireless/p114RhoGEF est uniquement jonctionnelle où elle est recrutée par Gβ13F-Gγ1. Pour finir, Wireless/p114RhoGEF est absente des jonctions dans les cellules du mésoderme. En résumé, des GPCRs contrôlent l’activité spatio-temporelle de Rho1 au moyen de deux modules régulatoires dans l’ectoderme. Les protéines G transduisent le signal en recrutant et en activant deux RhoGEFs complémentaires en médio-apical et aux jonctions. Une variation dans la nature des GPCRs, protéines G ou des RhoGEFs détermine le contrôle tissu-spécifique de Rho1 au cours de la morphogenèse.


  • Résumé

    Cell apical constriction in the mesoderm and cell intercalation in the ectoderm are controlled by contractile actomyosin networks in the developing Drosophila embryo. The extent of both actomyosin activation and polarization determines the nature of these cell deformations. We find that the GPCR Smog and the downstream G proteins (Gα,Gβγ) activate Rho1 signaling and thereby myosin-II in both tissues. In the ectoderm, Gα12/13 activates Rho1 at the apical membrane (also called medial-apical compartment) while Gβ13F-Gγ1 subunits promote Rho1 activity at the apical membrane and at cell junctions. How such a polarized activation of Rho1 is achieved remains unclear. Here, we show that two RhoGEFs, RhoGEF2 and a previously uncharacterized RhoGEF Wireless/p114RhoGEF, control Rho1 activity downstream of G proteins in the ectoderm. RhoGEF2 activates medial-apical Rho1 under control of Gα12/13 and Wireless/p114RhoGEF is required to mediate Gβ13F-Gγ1-dependent activation of Rho1 at junctions. RhoGEF2 is present both at junctions and at the apical membrane. In contrast, Wireless/p114RhoGEF only localizes at junctions together with Gβ13F-Gγ1 which recruit the GEF. Finally, we show that Wireless/p114RhoGEF is absent from junctions in the mesoderm. Collectively, GPCRs shape Rho1 activity through distinct biochemical modules in the ectoderm. Heterotrimeric G proteins transduce the signal by recruiting and activating two complementary RhoGEFs apically and at junctions. Variation in type of GPCRs, G proteins or RhoGEFs underlie the tissue-specific control of Rho1 signaling during morphogenesis.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 14-12-2019

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