Genetic analysis of drosophila rho-kinase (DRok) and p190 RhoGAP (dp1090) during development

par Valérie Verdier

Thèse de doctorat en Biologie du développement

Sous la direction de Jeffrey Settleman et de Stéphane Noselli.

Soutenue en 2005

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) .

mots clés

• Drosophiles -- Thèses et écrits académiques
• Ovogenèse -- Thèses et écrits académiques
• GTPases Rho -- Thèses et écrits académiques
• Morphogenèse -- Thèses et écrits académiques

Titre traduit

Analyse génétique des protéines rho-kinases et p190 rhoGAP au cours du développement de la drosophile

Résumé

La famille des petites GTPases Rho sont d’importants régulateurs de plusieurs processus biologiques de la morphologie et du comportement cellulaires comprenant la polarité cellulaire, la cytokinèse, l’adhésion et la motilité cellulaires, la croissance et la prolifération cellulaires, l’apoptose. Les voies de signalisation transmises par les GTPases Rho ont déjà fait l’objet d’un nombre considérable d’études de caractérisation de leurs fonctions en modèle in vitro, cellulaire ou animal. Cependant, ces voies signalétiques moléculaires ne sont pas encore complètement élucidées et nécessitent des recherches approfondies afin de résoudre l’ensemble des mécanismes moléculaires du fonctionnement des GTPases Rho et de leurs protéines effectrices. Le but de cette thèse est de fournir une compréhension plus complète des rôles de Rho-kinase, effecteur spécifique de Rho au cours du développement de la Drosophile, par le biais de plusieurs approches génétiques. D’abord, une étude de sur-expression de DRok, l’orthologue de Rho-kinase chez la Drosophile, dans divers tissus adultes comme l’oeil ou l’aile, a montré l’importance de la modulation stricte de l’activité de DRok chez la Drosophile. Nous avons également entrepris une analyse génétique entre Drok et d’autres gènes impliqués dans les voies de signalisation des GTPases Rho. Aussi, en utilisant le phénotype d’oeil rugueux induit par l’expression de la forme activée de DRok, nous avons effectué un criblage de modification dominante de ce phénotype afin d’identifier des partenaires génétiques de Drok et avons trouvé que le niveau d’expression de Zipper, la chaine lourde de la protéine Myosine non musculaire chez la Drosophile, module les actions de DRok au cours de développment de la mouche. De manière plus importante, en utilisant un allèle perte-de-fonction de Drok, nous avons montré que la protéine DRok est requise pour l’ovogénèse chez la Drosophile et est impliquée dans le contrôle de plusieurs functions dans ce processus développemental complexe, à savoir la polarité de l’ovocyte, l’intégrité du cortex de l’ovocyte, le transport cytoplasmique des cellules nourricières, le transport de la vitelline. Enfin, dans une étude séparée, nous avons effectué une analyse génétique de Dp190 RhoGAP, l’orthologue chez la Drosophile de la protéine activatrice de GTPase p190 RhoGAP, en étudiant des interactions génétiques entre Dp190 et des membres des voies de signalisation des GTPases Rho et en générant une mutation dans le gène Dp190 par mutagénèse insertionnelle.

Résumé

The Rho family of small GTPases are pivotal regulators of many aspects of cell morphology and behavior, including cell polarity, cytokinesis, cell adhesion and motility, cell growth and proliferation and apoptosis. There is already a considerable amount of literature concerning the characterization of Rho GTPase-mediated signal transduction pathways including the identification of Rho GTPases effectors and the determination of their roles in the cell, as well as in developmental models. However, the elucidation of these signaling pathways is far from being finished and further investigation is needed to uncover the molecular mechanisms by which Rho GTPases and their effector proteins function in specific environments. In particular, our goal here is to provide a more complete understanding of the roles of the Rho-specific effector Rho-kinase in Drosophila development, by undertaking several genetic approaches. First, using overexpression studies of DRok, the Drosophila ortholog of mammalian Rho-kinase, particularly in fly adult tissues such as the eye or the wing, we showed the importance for DRok activity to be modulated in Drosophila tissues. In addition, we analyzed genetic interactions between Drok and other members of the Rho GTPases-mediated signaling pathways. Then, taking advantage of the activated DRok expression-induced rough eye phenotype, we performed a dominant modifier screen to identify genetic partners of DRok and found that levels of Zipper, the Drosophila non-muscle myosin heavy chain, modulate the actions of DRok during Drosophila development. Most importantly, using a loss-of-function allele of Drok, we showed that DRok is required for Drosophila oogenesis and is involved in the control of several functions in this complex developmental process, including oocyte polarity, oocyte cortex integrity, nurse cell dumping, yolk transport. Finally, in a separate study, we undertook a genetic analysis of Dp190RhoGAP, the Drosophila ortholog of the mammalian specific Rho GTPase-activating protein p190RhoGAP, by studying genetic interactions between Dp190 and members of the Rho GTPases pathways in Drosophila development, and generating a mutant of Dp190RhoGAP (or Dp190) by P-element mutagenesis.