Evolution de lin-3 dans l'induction vulvaire chez C. elegans et autre nematodes

par Amhed Vargas Velazquez

Projet de thèse en Génomique

Sous la direction de Marie-Anne Felix.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Complexité du vivant , en partenariat avec Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure (laboratoire) et de Ecole normale supérieure (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Le développement d l'organism est un processus qui, en dépit d'une large gamme de conditions écologiques, reste généralement invariant au phénotype résultant. A la recherche de la source de cette robustesse à différentes conditions environnementales reste comme une tâche centrale en biologie. Un système utile pour étudier le développement est la formation de la vulve chez les nématodes Caenorhabditis, qui est un processus très précis et maintenu. La formation de la vulve repose sur l'emplacement spécifique de signaux intercellulaires provenant d'une seule cellule de la gonade somatique, dite cellule d'ancrage (AC). Cette cellule organise et favorise la différenciation des six cellules épidermiques (p3.p à p8.p) susceptible de constituer la vulve par WNT et EGF les voies de signalisation. Ces signaux favorise le sort des cellules précurseurs de la vulve (VPC) dans différents destins cellulaires. L'action graduée de LIN-3 (EGF) favorise 1 ° sort tandis que l'activation de LIN-12 (Notch) dans le VPC favorise 2 ° destin. Les deux empêchent la formation de l'épiderme non-spécialisés (3 °) sort. Enfin, un motif caractéristique, 3 ° 2 ° 1 ° 2 ° 3 ° (à p3.p p8.p respectivement), survient à la fin de la différenciation et est conservé au sein des différentes espèces de nématodes. Le compromis entre la distance de l'AC à l'VPC et leur sort final, a suggéré que LIN-3 agit semblable à un morphogène dépendant du gradient dans la détermination du destin cellulaire (Katz et al., 1995). Cependant, cette idée est contredite par les éléments justifiant l'activation séquentielle de LIN-12 sur p5.p et p7.p indépendante de lin-3 activation (Koga et al., 1995). Les résultats préliminaires obtenus par le laboratoire de Sternberg suggèrent que cette différence sur le mécanisme de signalisation pourrait être due aux différentes isoformes de protéine de lin-3. En particulier, LIN-3 protéines peut être transformé en 2 façons différentes, une forme trouvée à membrane et d'autres l'diffusible du AC à travers les cellules. Cependant, les mécanismes sous-jacents de cette différence sur les rôles n'a pas été profondément étudiée. En outre, lin-3 niveaux d'ARNm à l'AC ont été trouvés pour être profondément stable. Même sur les différentes espèces de Caenorhabditis. Cela suggère qu'il faudrait un mécanisme réglementaire commun nécessaire pour assurer l'expression stable de LIN-3 et de produire une vulve fonctionnelle. Bien, il ne sait pas complètement le maintien de ces mécanismes à l'échelle de l'évolution. Toutes ces évidences véhicule l'idée que l'étude des rôles de lin-3 et de ses mécanismes de régulation est une clé importante pour comprendre l'initiation de la formation de la vulve. Objectif Le projet décrit ici vise à étudier la régulation et le rôle de lin-3 dans le réseau de signalisation sous-jacente patterning sort vulvaire chez les nématodes. Mise au point en deux tâches principales, la recherche des rôles spécifiques de LIN-3 isoformes et l'évolution de lin-3 expression et ses mécanismes de contrôle.

  • Titre traduit

    Role and evolution of lin-3 in the vulva cell fate patterning process in C. elegans and other nematodes


  • Résumé

    Organism development is a process that, despite a wide range of ecological conditions, stays commonly invariant at the resultant phenotype. Searching for the source of this robustness to different environmental conditions remains as a central task in biology. A system useful to study development is the vulva formation in Caenorhabditis nematodes, which is a highly precise and maintained process. The vulva formation relies on specific placement of intercellular signals coming from a single cell of the somatic gonad, known as anchor cell (AC). This cell organizes and promotes the differentiation of six epidermal cells (p3.p to p8.p) capable of constituting the vulva through WNT and EGF signalling pathways. These signals promotes the fate of vulva precursor cells (VPCs) into different cell fates. The graded action of LIN-3 (EGF) promotes 1° fate while activation of LIN-12 (Notch) in the VPCs promotes 2° fate. Both prevent the formation of non-specialized epidermis (3° fate). Finally a characteristic patterning, 3°2°1°2°3° (p3.p to p8.p respectively), arises at the end of the differentiation and is preserved within different species of nematodes. The compromise between the AC's distance to the VPCs and their final fate, has suggested that LIN-3 acts similar to a gradient dependent morphogen in the cell fate determination (Katz et al. 1995). However, this idea is contradicted by evidence supporting sequential activation of LIN-12 on p5.p and p7.p independent of lin-3 activation (Koga et al. 1995). Preliminary results obtained by Sternberg's lab suggest that this difference on signalling mechanism could be due to different protein isoforms of lin-3. Particularly, LIN-3 protein can be processed into 2 different ways, one form found at the AC's membrane and other diffusible through cells. However the mechanisms underlying this difference on roles has not been deeply studied. Additionally, lin-3 mRNA levels at the AC have been found to be profoundly stable. Even on different Caenorhabditis species. This suggest that there should some common regulatory mechanism required to ensure the stable expression of LIN-3 and produce a functional vulva. Although, it's not completely clear the maintenance of these mechanisms at evolutionary scale. All those evidences conveys the idea that studying the roles of lin-3 and its regulatory mechanisms is an important key to understand the initiation of the vulva formation. Objective The project described here aims to study the regulation and role of lin-3 in the signalling network underlying vulval fate patterning in nematodes. Focusing in two major tasks, the search of specific roles of LIN-3 isoforms and the evolution of lin-3 expression and its controlling mechanisms.