Déterminants moléculaires de la morphologie et des fonctions des cellules sensorielles microvilliées chez le poisson zèbre

Molecular determinants of morphology and function of microvilliated sensory cells in zebrafish

• Auteur / Autrice : Laura Desban
• Direction : Claire Wyart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 06/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Georges Debrégeas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Luc Bardet, Nicolas Michalski, Vanessa Ribes, Juliette Azimzadeh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Katie Kindt, Nadine Peyriéras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Danio rerio

Neurones sensitifs

Actine

Liquide cérébro-spinal

Microvillosités

Mots clés libres

Système sensoriel

Microvillosités

Neuromaste

Neurones

Liquide cérébrospinal

Actine

Espin

Sensory system

Microvilli

Neuromast

Neurons

Cerebrospinal fluid

Actin

Espin

Résumé

La détection des stimuli sensoriels est assurée par des cellules réceptrices spécialisées souvent grâce à des protrusions membranaires apicales telles que les microvillosités. La forme finale des extensions apicales microvilliées conditionne de nombreuses propriétés de la transduction sensorielle mais leur formation reste méconnue. Quels sont les facteurs moléculaires responsables de l’initiation et de l’élongation des filaments d’actine chez les cellules sensorielles microvilliées (CSMs) ? Peut-on décrire des éléments clés de la morphogenèse en commun ? Quel est le rôle structurel des microvillosités dans la fonction sensorielle ?J’ai étudié deux types sensoriels microvilliés : les neurones contactant le liquide cérébrospinal (NcLCS) et les cellules sensorielles des neuromastes (CSn). Mon projet visait à investiguer les mécanismes moléculaires sous-jacents à la morphogenèse des CSMs par l’étude des NcLCS. J’ai décrit les étapes critiques menant à la formation de l’extension apicale des NcLCS auxquelles j’ai pu associer des candidats potentiels grâce l’analyse transcriptomique des NcLCS. J’ai démontré le rôle critique de l’interaction entre Espin et Myo3b dans l’élongation de l’extension apicale des NcLCS et j’ai établi un lien direct entre structure et fonction en montrant que le raccourcissement de l’extension apicale aboutissait à la réduction de la réponse sensorielle.Mon travail a permis d’apporter des éléments de réponse quant à la formation de l’organe sensoriel des NcLCS. L’analyse transcriptomique des CSn a par ailleurs révélé des facteurs de morphogenèse communs avec les NcLCS, suggérant que toutes les CSMs partagent des propriétés de différenciation conservées.

Sensory systems use specialized receptor cells, many of which detect sensory cues through specialized apical membrane protrusions, such as microvilli. The final shape of the microvilliated apical extension requires specific molecular machinery and determines many of the properties of sensory transduction. The establishment of this structure remains however elusive. What molecular factors orchestrate the initiation and elongation of actin filaments in microvilliated sensory cells (MSCs)? Can we find key elements of morphogenesis common to MSCs? What is the precise role of microvilli structure in sensory function? I investigated two sensory cell types harboring microvilli: spinal cerebrospinal fluid-contacting neurons (CSF-cNs) and neuromast hair cells (nHCs). The primary goal was to unravel the molecular mechanisms underlying morphogenesis of MSCs by focusing on CSF-cNs. I was able to describe critical steps leading to the development of CSF-cN apical extension. My participation to the transcriptome analysis of CSF-cNs revealed candidate molecular factors associated with each of these steps. I demonstrated the importance of the interaction between Espin and Myo3b to ensure the proper lengthening of CSF-cN apical extension. In this system, I established a direct link between morphology and function by showing that shorter apical extensions lead to reduced sensory response. Altogether, my work shed light on the formation of CSF-cN sensory organelle and its functional role. In parallel, the establishment of the nHC transcriptome dataset revealed similar morphogenetic factors with CSF-cNs, supporting the idea that all MSCs share conserved features for their differentiation.