Role of the Nodal Signaling pathway in amphioxus neural induction

par Luis Anthony Leon Florian

Thèse de doctorat en Biologie évolutive du développement

Sous la direction de Hector Escriva et de Stéphanie Bertrand.

Le président du jury était Jean-François Ghiglione.

Le jury était composé de Philippe Vernier, Éric Röttinger, Mathilde Paris.

Les rapporteurs étaient Philippe Vernier, Éric Röttinger.

  • Titre traduit

    Rôle de la voie de signalisation Nodal dans l'induction neural chez l'amphioxus


  • Résumé

    L'induction neurale (IN) est le processus permettant aux cellules ectodermiques d’avoir un devenir de type neural. Chez les vertébrés, le centre organisateur produit des molécules antagonistes à BMP ainsi que d’autres signaux induisant le devenir neural. Ce processus n'est cependant pas entièrement compris chez les autres chordés. Notre équipe a démontré que l’amphioxus B. lanceolatum possède un centre organisateur fonctionnel ; que l'activation de la voie BMP induit le devenir épidermique de l'ectoderme et que son inhibition conduit à un état indifférencié, suggérant que l'inhibition de la voie BMP n'est pas suffisant à l'IN. De plus, l'inhibition de la voie FGF ne bloque pas l'IN, contrairement à ce qui est démontré chez d’autres chordés. Enfin, Nodal/Activine est capable d'activer l'IN et représente donc une signal clé dans ce processus chez l'amphioxus. Ici, nous avons identifié un groupe de régions régulatrices sensibles à l'activine par la technique d'ATAC-seq ; et trouvé des sites de liaison putatifs de facteurs de transcription dans ces régions. Nos résultats suggèrent donc que des facteurs de type « Zinc Finger », comme Klf1/2/4, peuvent avoir un rôle déterminant dans le développement neural. Ces résultats ont été confirmés par des analyses comparatives d'ARN-seq à plusieurs temps de développement et d’explants ectodermiques après activation de la voie Nodal.


  • Résumé

    Neural induction (NI) is the process through which pluripotent ectodermal cells are committed to a neural fate. In vertebrates, the dorsal organizer produces BMP antagonists, and other signals that induce neural cell fate. However, not much was known about NI in other chordates. Our team previously shown that the cephalochordate B. lanceolatum presents a functional organizer, and that the acquisition of epidermal fate relies on BMP activation. However, deprivation of BMP signals leads to an undifferentiated state of the ectoderm, indicating that BMP inhibition is not sufficient for NI. Moreover, FGF signal inhibition does not block NI, in the contrary to what is observed in several chordate lineages, suggesting that FGF is not the key signal to induce neural fate in amphioxus. Remarkably, activation of the Nodal/Activin pathway triggers NI and represent an instructive signal in this process in amphioxus. In this work, we have identified a group of putative non-exonic regulatory regions which are Activin-sensitive, through ATAC-seq, and searched for potential transcription factors binding sites. Our results suggest that Zinc Finger-related factors, as Klf1/2/4, might be playing crucial roles in neural development. We have also confirmed these results though comparative RNA-seq analyse at several developmental time points in embryo and ectodermal explants after Nodal activation.


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