Fonctions de la voie de signalisation Nodal au cours du développement embryonnaire de l'oursin Paracentrotus lividus

par Véronique Duboc

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Thierry Lepage.

Soutenue en 2007

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

mots clés

• Biologie du développement
• Oursins -- Génétique moléculaire
• Cordés (animaux)
• Organisateur (embryologie)

Résumé

La genèse d’un l’organisme passe dans un premier temps par l’établissement d’un plan corporel organisé selon des axes embryonnaires. La voie de signalisation du TGF-beta Nodal joue un rôle crucial au cours de l’établissement des axes de polarité des vertébrés. Les facteurs Nodal sont impliqués dans de nombreux processus de développement, comme lors de la formation du centre organisateur de Spemann, de l’induction des feuillets endodermique et mésodermique ainsi que de la régionalisation de l’embryon selon les axes antéro-postérieur et gauche-droite. Au cours de ma thèse, j’ai analysé la fonction de la voie de signalisation Nodal au cours du développement embryonnaire de l’oursin, un organisme Deutérostomien non-chordé. J’ai pu montrer que Nodal joue un rôle central au cours de la spécification des axes embryonnaires. Dans un premier temps, Nodal intervient lors de la régionalisation des feuillets embryonnaires : ectoderme, endoderme et mésoderme, le long de l’axe oral-aboral (dorso-ventral). Dans un deuxième temps, la cassette de gènes nodal/lefty/pitx2 régule l’établissement des asymétries gauche-droite de l’embryon d’oursin. L’ensemble de ces résultats suggère un rôle conservé de la voie de signalisation Nodal au cours de l’établissement des axes embryonnaires dorso-ventral et gauche-droite des Deutérostomiens.

Titre traduit

Developmental roles of the Nodal signaling pathway in the Mediterranean Sea urchin, Paracentrotus lividus

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Résumé

Nodal factors play crucial roles during embryogenesis of chordates. They have been implicated in a number of developmental processes, including mesoderm and endoderm formation and patterning of the embryo along the anterior-posterior and left-right axes. During my thesis, I have analysed the function of the Nodal signaling pathway during development of the sea urchin, a non-chordate organism. I found that Nodal signaling is essential during axis specification in the sea urchin but surprisingly, its main role appears to be in patterning of the ectoderm and not in specification of the endoderm and mesoderm germ layers as in vertebrates. A second conserved role for nodal signaling during vertebrate evolution is its involvement in the establishment of left-right asymmetries. Sea urchin larvae exhibit profound left-right asymmetry with the formation of the adult rudiment occurring only on the left side. I found that a nodal/lefty/pitx2 gene cassette regulates left-right asymmetry in the sea urchin but that intriguingly, the expression of these genes is reversed compared to vertebrates. Nodal signals emitted from the right ectoderm of the larva regulate the asymmetrical morphogenesis of the coelomic pouches by inhibiting rudiment formation on the right side of the larva. This result show that the mechanisms responsible for patterning the left-right axis are conserved in echinoderms and that this role for Nodal is conserved among Deuterostomes.