Voies de signalisation impliquées dans la régénération chez le poisson zèbre adulte

par Mohamed Bouzaffour

Thèse de doctorat en Biologie et pharmacologie de l'hémostase et des vaisseaux

Sous la direction de Sophie Vriz.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .

mots clés

• Danio zébré -- embryologie
• Régulation de l'expression des gènes
• Protéines de poisson-zèbre
• Régénération
• Facteurs de croissance fibroblastique
• Transduction du signal

Résumé

Le poisson zèbre à la capacité de régénérer à l'identique de nombreux organes et toutes ses nageoires par épimorphie. L'amputation de la nageoire caudale va induire le recrutement de cellules progénitrices du moignon vers la lésion afin de former un amas de cellules indifférenciées, le blastème, qu va permettre de régénérer la partie manquante de la nageoire. Sa formation et son devenir vont impliquer une régulation coordonnée de la prolifération cellulaire et de la morphogenèse. De précédentes études mettent en évidence le rôle primordial de voies de signalisation telles que Wnt, Fgf, Sdfl, Shh ou Bmp dans la formation et la prolifération des cellules du blastème. Au cours de ce travail, nous montrons que Sdfl a va exercer une double fonction: d'une part en relayant le signal Fgf pour la mise en place du blastème et d'autre part en participant à l'extinction de la voie Fgf via un rétrocontrôle négatif sur l'expression de fgfZOa. Cela va ainsi permettre de réguler la croissance du blastème afin de régénérer une nageoire identique à celle de départ. Un autre aspect de ce travail a permis de mettre en évidence une implication de la signalisation des hormones thyroïdiennes et de l'apoptose dans la formation du blastème. L'amputation va ainsi induire l'expression de la Déiodinase 3. Cette enzyme, qui inactive localement les hormones thyroïdiennes, est indispensable à la formation du blastème. L'analyse de l'apoptose révèle une régulation très fine de ce processus aussi bien dans le temps que dans l'espace. Son inhibition par un inhibiteur de l'activation des caspases ou son induction par l'acide rétinoïque entraine une inhibition de la régénération.

Titre traduit

Signalling pathway involved in regeneration in adult zebrafish

Résumé

Zebrafish present the ability to faithfully regenerate organs and fins after an injury by a process called epimorphic regeneration. During caudal fin regeneration, the amputation triggers the recruitment of progenitor cells towards the lesion to form a mass of undifferentiated cells, the blastema, which gives rise to the lost part of the fin. Its formation and its fate involve a coordinated regulation of cell proliferation, morphogenesis and patterning. Previous studies highlight the crucial role of signalling pathways like Fgf, Wnt, Sdfl, Shh or Bmp for the blastemal cell formation and proliferation. During this study, we show that the chemokine Sdfl a has a dual role throughout the first steps of caudal fin regeneration. First, it relays the Fgf Signalling for the formation of the blastema and then it exerts, with the Wnt pathway, a negative feedback on the Fgf pathway through the inhibition of fgfZOa expression. This negative feedback permits the regulation of the blastema size in order to regenerate a fin with the same length that the original one. Another aspect of this work was the identification of novel signalling pathways involved in blastema formation. We demonstrate that thyroid hormones signalling and apoptosis are involved in this process. The amputation triggers the expression of Deiodinase 3. This enzyme regulates locally the thyroid hormones concentration and is essential for blastema formation. The analysis of apoptotic cell death shows that this process is highly regulated in time and in space. Its inhibition by caspases activation inhibitor or its induction by retinoic acid inhibits the regeneration.