Étude des mécanismes régulant l'expression du gène nodal lors de l'établissement de l'asymétrie gauche-droite chez l'oursin Paracentrotus lividus

par Nathalie Bessodes

Thèse de doctorat en Interactions moléculaires et cellulaires

Sous la direction de Thierry Lepage.

Soutenue en 2011

à Nice .

mots clés

• Oursins -- Thèses et écrits académiques
• Biologie du développement -- Thèses et écrits académiques
• Symétrie (biologie) -- Thèses et écrits académiques
• Transduction du signal cellulaire -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Une des voies de signalisation clef dans la formation de l’axe gauche-droite chez la plupart des espèces est la voie du TGFβ nodal. Ce gène est le premier à être exprimé asymétriquement suivant l’axe gauche-droite. La voie Delta/Notch initie l’expression de nodal mais ce qui permet de rendre cette expression asymétrique est, suivant les espèces, une implication de pompes ioniques et/ou de cellules ciliées. L’oursin P. Lividus est un bon modèle pour étudier la mise en place de cette asymétrie puisque durant sa phase larvaire, un disque imaginal va se positionner systématiquement sur la gauche de la larve. Le rôle du gène nodal dans l’asymétrie gauche-droite est conservé chez l’oursin. Son expression asymétrique débute dans le mésoderme droit et se propage ensuite dans l’ectoderme droit. Mais quels sont les mécanismes contrôlant l’expression asymétrique de nodal chez cet organisme ? J’ai pu mettre en évidence au cours de ma thèse plusieurs voies de signalisation importantes dans la régulation de l’expression de nodal : Nodal et Univin (GDF1) venant de l’ectoderme ventral sont nécessaire l’expression de nodal sur la droite du mésoderme. Les voies Delta/Notch et FGF/ERK contrôlent l’expression asymétrique de nodal dans le mésoderme et dans l’ectoderme. Un des résultats majeurs de cette étude est que l’effet des pompes ioniques sur l’asymétrie gauche-droite se fait par l’intermédiaire de la voie Delta/Notch, ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour l’étude des asymétries gauche-droite chez les vertébrés. Il existe donc un mécanisme extrêmement conservé chez l’oursin qui implique les pompes ioniques et la voie Delta/Notch en amont de l’expression de nodal.

Titre traduit

Studies of molecular mechanisms regulating nodal gene expression during the setup of left-right asymetry in Paracentrotus lividus sea urchin

Résumé

One of the key signaling pathways in the formation of left-right anix in most species is the TGFβ Nodal. This gene is the first to be asymmetrically expressed along the left-right axis. Delta/Notch pathways initiates Nodal expression but according to different species, ion pump or ciliated cells are responsible for the asymmetrical nature of this expression. P. Lividus sea urchin is a good model to study the setting up of this asymmetry according to the fact that during larvae phase an imaginal disk will be systematically positioned on the left side of the larvae. The role of nodal gene is preserved in the sea urchin model. Its asymmetric expression starts in the right mesoderm and then proceeds in the left ectoderm. But by which mechanisms the asymmetric expression of nodal is controlled in this organism ? During my thesis I was able to disclose several determining signaling pathways involved in the regulation of nodal expression : Nodal and Univin (GDF1= initiated in the ventral ectoderm are necessary to the expression of nodal in the right mesoderm. Delta/Notch and FGF/ERK pathways control the asymmetric expression of nodal in mesoderm and ectoderm. One of the most striking results of this study is the discovery that the ionic pumps effect on the left right asymmetry is mediated by Delta/Notch pathway. This opens up interesting perspectives for the left/right asymmetry studies in the vertebrates. There is therefore a mechanism extremely conserved in the sea urchin that involves the ionic pumps and the Delta/Notch pathway, upstream of nodal expression.