Contrôle transcriptionnel de l'identité musculaire chez la Drosophile

Transcriptional control of muscle identity in Drosophila

• Auteur / Autrice : Jonathan Enriquez
• Direction : Alain Vincent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire du développement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes homéotiques

Régulation génétique

Facteurs de transcription

Myogénèse

Cytogénétique

Drosophiles

Mots clés libres

Drosophile

Muscle somatique

Gène homéotique

Facteur de transcription

Réseaux de régulation génique

Résumé

Le patron musculaire qui se met en place au cours du développement embryonnaire permet l'ensemble des mouvements coordonnés propres à chaque espèce animale. Un muscle est formé de fibres musculaires issues de la fusion et de la différenciation de cellules immatures, les myoblastes, un processus appelé myogenèse. Chaque muscle du corps joue un rôle unique, conféré par une "identité" propre: position, forme, taille, sites d'attachement au squelette et innervation. Si le contrôle transcriptionnel de la myogenèse commence à être bien compris, les mécanismes conférant à chaque muscle son identité restent largement inconnus. La majorité de nos connaissances actuelles proviennent d'études réalisées sur la formation des muscles dans l'embryon d'un organisme modèle, la drosophile. L'hypothèse admise est que l'identité musculaire reflète l'expression d'une combinatoire spécifique de facteurs de transcription (FT) dans chaque myoblaste "fondateur" d'un muscle. Notre laboratoire a précédemment montré que le facteur de transcription Collier apparenté aux EBF (Early-B Cell Factor) humains, est exprimé dans un unique myoblaste fondateur, à l'origine d'un des 30 muscles présents dans chaque segment de l'embryon, le muscle DA3, faisant de ce muscle un modèle d'étude de l'identité musculaire. Au cours de ma thèse j'ai contribué à montrer que la formation du muscle DA3 dépend de l'activité combinée de Collier et Nautilus, protéine b-HLH de drosophile apparentée aux facteurs myogéniques mammifères, Myo-D, Myf-5, Myogenin et MRF4. L'analyse de mutants perte-de-fonction nautilus et collier m'a permis de montrer que chacun de ces gènes contrôlent des propriétés différentes du muscle DA3. La mise en évidence d'une régulation croisée entre ces deux gènes montre en outre une expression coordonnée dans le myoblaste fondateur à l'origine du muscle DA3. Ces travaux sur le muscle DA3 sont la première confirmation du contrôle de l'identité musculaire par des combinaisons de facteurs de transcription exprimés dans le myoblaste fondateur, une hypothèse émise il y a presque 20 ans. Dans une deuxième étape, j'ai abordé le rôle des gènes homéotiques (Hox) dans le contrôle de la diversité des muscles le long de l'axe antéro-postérieur de l'embryon. . .

The complex muscle patterns laid during development of complex animals allow coordinated, stereotyped movements such as those we all make during our daily life. Each muscle develops through the fusion and differentiation of myoblasts to form syncitial myofibres. Myofibres then connect to the skeleton via specific tendon cells. Once formed, each muscle of the body can be uniquely identified by its position, shape, size and skeletal attachments, properties grouped under the term "identity". While the transcriptional control of myogenesis has been extensively studied, the control of muscle identity remains largely unknown. Most of our present knowledge comes from studies on the Drosophila embryonic musculature, where it has been proposed that muscle identity was reflecting the expression of specific combinations of Transcription Factors (TF) in muscle founder myoblasts. Several years ago, our laboratory showed that the TF Collier (Col), the Drosophila ortholog of mammalian Early-B Cell Factor (EBF), was expressed and required in a single somatic muscle, the DA3 (Dorsal Acute 3) muscle, making this muscle a paradigm for investigating the genetic and cellular bases of muscle identity. During the first part of my thesis work, I contributed to show that formation of the DA3 muscle was dependent upon the combinatorial activity of Col and another muscle identity TF, Nautilus/D-MyoD. D-MyoD is the single Drosophila ortholog of the MyoD family of vertebrate b-HLH muscle regulatory factors (MRFs), Myo-D, Myf-5, Myogenin and MRF4. My results showing that D-MyoD and Col each control specific properties of the DA3 muscle represent a first experimental confirmation of the combinatorial control of muscle identity by TFs expressed in founder myoblasts, an hypothesis formulated almost 20 years ago. . .