Morphogenèse de la Drosophile : transcriptome spatiale et repliement des tissus épithéliaux

On the morphogenesis of the D. melanogaster pupa : a study on gene patterning and tissue folding

• Auteur / Autrice : Eric Van Leen
• Direction : Yohanns Bellaïche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 08/12/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Labouesse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Floris Bosveld, Stéphane Noselli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Paul Vincent, Robert Patrick Zinzen
• DOI : 10.70675/f8f05f1az3e2az4abdzb4f6zf68e0a0b1c1c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophila melanogaster

Morphogenèse

Matrice extracellulaire

Transcriptome

Cellules épithéliales

Facteurs de transcription

Mots clés libres

Morphogenèse

Transcriptomique spatiale

Repliement tissulaire

MEC

Morphogenesis

Spatial transcriptomics

Tissue folding

ECM

Résumé

Au cours du développement, la coordination des comportements cellulaires est essentielle à la formation d’organes complexes et fonctionnels. L’analyse de ces processus cellulaire est essentielle pour comprendre comment les tissues se forment au cours du développement. Pour ce faire, il est tout d’abord primordial d’identifier les gènes dont l’expression est corrélée avec chacun de ces processus cellulaires. Avec pour modèle la formation de l’épithélium dorsal (le notum) de la pupe de drosophile, mon travail de thèse a visé à identifier les mécanismes moléculaires qui gouvernent la régulation spatiale de la morphogenèse de l’échelle cellulaire à l’échelle de l’organisme. Dans un premier temps, j’ai mis en œuvre une analyse de transcriptomique spatiale qui m’a permis d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans la morphogenèse du notum. Dans un second temps, j’ai développé un microscope confocal rotatif avec l’aide de la plateforme d’imagerie de l’Institut Curie. En appliquant cette nouvelle méthode au cours du développement de la pupe jusqu’au stade adulte, j’ai pu observer la morphogenèse de l’aile et du notum de manière simultanée. J’ai ainsi identifié un nouveau mouvement morphogénétique du notum entre 45-50 hAPF qui semble indépendant de la morphogenèse de l’aile dans le temps et dans l’espace. Enfin j’ai montré que ce mouvement est contrôlée par l’expression de sérine-protéases qui libèrent l’attachement de l’épithélium à la cuticule. Ce travail de thèse représente un apport important à une compréhension fine et intégrée de la régulation de la morphogenèse et de la coordination des dynamiques cellulaires au cours du développement.

In order to achieve complex shapes during development, multicellular organisms need to coordinate cellular behaviors to form complex and functional organs. Identifying genes that are expressed in patterns that correlate with cellular processes is therefore primordial. Using the dorsal epithelium (the notum) of drosophila pupa as a model, my thesis aimed at uncovering the molecular mechanisms which control the spatial regulation of morphogenesis at the cell and tissue scale. First, I developed spatial transcriptomics which enabled the identification of new expression patterns involved in notum morphogenesis. Second, I developed, in collaboration with the imaging platform of Institut Curie, Rotating Sample Confocal Microscopy. Using this technique, I was able to simultaneously observe the morphogenesis of the notum, hinge and wing blade. This enabled the discovery of a new morphogenetic movement in the notum between 45-50hAPF. My results suggest that this extensive folding and elongation of the notum is independent of folding in the wing. Furthermore, I demonstrated that the expression of serine proteases regulate the attachment of the tissue to the cuticle which triggers the onset of the folding and determines the final shape of the tissue. Overall, this work increases our understanding of the spatial regulation of morphogenesis and contributes to the knowledge on how the extracellular matrix can regulate tissue shape.