Developmental Evolution of the Optic Region in the Cavefish Astyanax mexicanus

par Lucie Devos

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Sylvie Rétaux.

Soutenue le 04-07-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie , en partenariat avec Institut des Neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

  • Titre traduit

    Évolution développementale de la région optique chez le poisson cavernicole, Astyanax mexicanus


  • Résumé

    L’espèce Astyanax mexicanus est composée de deux morphotypes de poissons radicalement différents : le très classique poisson de surface vivant dans des rivières et le poisson cavernicole (CF, cavefish) aveugle et dépigmenté. Ces deux morphotypes diffèrent sur de nombreux aspects, aussi bien en termes de modalités sensorielles, qu’en termes de physiologie ou de comportement. L’approche « Evo-Devo » consiste à tenter de relier des différences développementales précoces à des modifications phénotypiques plus tardives. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes concentrés sur les modifications précoces de l’hypothalamus et de l’œil du CF. Nous montrons que des modifications précoces de signalisation de morphogènes tels que Shh ou Fgf conduisent à une modification de la taille des groupes de neurones peptidergiques au sein de l’hypothalamus, via les facteurs de transcription Lhx, impliqués dans la spécification neuronale. Plus particulièrement, nous montrons l’augmentation de taille des groupes de neurones NPY ainsi qu’hypocretine, qui à son tour provoque une réduction du sommeil chez le CF.Nous nous sommes aussi intéressés à l’oeil du CF, qui commence par se développer avant de dégénérer. Une réduction du quadrant ventral de la rétine avait été précédemment décrit. Nous rafinons cette description grâce à une étude de la régionalisation de la coupe optique du CF qui suggère une réduction de la rétine temporale plus spécifiquement. Nous proposons également une première description de la morphogénèse de l’oeil du CF grace à l’imagerie live de lignées transgéniques fluorescentes. Cette étude révèle un défaut d’invagination de la coupe optique chez le CF. Globalement, ce travail ouvre la voie vers une meilleure compréhension de l’évolution de la tête du CF.


  • Résumé

    Astyanax mexicanus is a fish species comprising two strikingly different morphotypes : the classical river-dwelling surface fish and the blind depigmented cavefish. These two morphs differ in many aspects in terms of sensorial modalities, physiology and behaviour. In the Evo-Devo approach, we try to link early developmental differences to later phenotypic modifications. Here we focus on the early modification of the hypothalamus and the eye of the cavefish. We show that early signalling modification of morphogens such as Shh or Fgfs lead to the modification of neuropeptidergic clusters in the hypothalamus via the neuronal fate-specifying transcription factors Lhx. More particularly, we show an increase in NPY and hypocretin cluster size. In turn, this increased hypocretin cluster size triggers a reduction of sleep in the cavefish larva.We also examine the embryonic eye of the cavefish which first develops before degenerating. This eye was previously reported to have a reduced ventral retina. We refine this description by studying the regionalisation of the cavefish optic cup and suggest that this reduction concerns more specifically the temporal retina. We also attempt a first description of the cavefish eye morphogenesis by live imaging on fluorescent transgenic lines. This description reveals a defect in the optic cup invagination of the cavefish. Overall, this work started deciphering the developmental evolution of the cavefish head.


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