Dynamique d'expression et rôle du gène Otx2 au cours du développement du cervelet
par Coralie Le Greneur
Thèse de doctorat en Interactions moléculaires et cellulaires
Sous la direction de Thomas Lamonerie.
Soutenue en 2011
à Nice .
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Résumé
Au cours du développement du système nerveux central, les facteurs de transcription contrôlent l’activité d’un répertoire de gènes cibles de manière spatio-temporelle et orchestrent ainsi la formation de structures fonctionnelles spécialisées. Parmi les gènes codant de tels facteurs, le gène Otx2 joue un rôle important dans la formation et la spécification des régions antérieures du cerveau tout au long du développement embryonnaire. Le gène Otx2 est également actif dans le cervelet, structure responsable de la coordination fine des mouvements. Les expériences d’invalidation de ce gène ont montré que son expression est nécessaire à la formation du cervelet. De plus, de nombreux médulloblastomes, tumeurs cérébrales les plus courantes chez l’enfant, présentent une surexpression ou une amplification du gène Otx2. Une régulation fine du niveau d’expression du gène Otx2 est donc importante pour le développement normal du cervelet. Nous avons cherché à comprendre de quelle façon le gène Otx2 est impliqué dans le développement du cervelet. Afin de mieux aborder son rôle, la dynamique d’expression de la protéine Otx2 a tout d’abord été analysée tout au long du développement du cervelet. Nos résultats montrent qu’il est actif dans les précurseurs des cellules granulaires de la région postérieure dès E13. 5, soit au début du développement du cervelet, et que son expression persiste dans les cellules granulaires chez l’adulte. Ensuite, le destin des descendants des précurseurs Otx2-positifs a été étudié. Ces analyses ont révélé que le gène Otx2 est exprimé par ces précurseurs au cours du développement précoce du cervelet avant qu’ils ne soient localisés dans la lèvre rhombique, l’épithélium germinatif à l’origine notamment des cellules granulaires. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes puisque l’origine des cellules constituant la lèvre rhombique est pour l’heure inconnue. Enfin, le rôle du gène Otx2 dans les précurseurs des cellules granulaires au cours du développement tardif du cervelet a été abordé par une stratégie d’invalidation conditionnelle du gène. Ces expériences montrent que la perte du gène Otx2 entraîne une hypoplasie de la région postérieure du cervelet. Ce phénotype est la conséquence d’une dérégulation du développement des précurseurs des cellules granulaires. Nos travaux ont permis de raffiner les connaissances sur la dynamique d’expression du gène Otx2 et de mieux appréhender son rôle dans le développement de la région postérieure du cervelet.
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Titre traduit
Expression dynamic and role of Otx2 gene during cerebellum development
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Résumé
During development of the central nervous system, transcription factors control the activity of various genes in space and time and choreograph the formation of specialized functional structures. Among genes coding for such factors, the Otx2 gene plays an important role during the formation and specification of anterior regions of the brain throughout embryonic development. Otx2 is also expressed in the cerebellum, a structure responsible for fine motor coordination? Conditional knockout of Otx2 gene revealed that its expression is needed for proper cerebellum development. Moreover, medulloblastomas, the most common cerebral tumours in children and that affects the cerebellum, often show an overexpression or an amplification of the Otx2 gene. Thus a thight regulation of Otx2 expression level is important during cerebellum development. Our aim was to understand how Otx2is involved in cerebellar development? First, the dynamics of Otx2 protein expression was analyzed throughout development of the cerebellum. Our results show that the protein is expressed in granule cell precursors of the posterior region from E13. 5 on, at the beginning of cerebellum formation, and that this expression persists in granule cells at the adult stage. Then, we analyzed the fate of Otx2-positivze precursors. These analyses revealed that during early development, Otx2 is expressed in precursors before they reach the rhombic lip, the germinal epithelium producing notably granule cells. This result opens exciting perspectives since origin the cells that constitute the rhombic lip is unknown. Finally, the role of Otx2 in granule cell precursors during the late phase of cerebellum formation has been studied using a conditional knockout strategy. These experiments show that inactivation of Otx2 leads to hypoplasia of the posterior region of the cerebellum. This phenotype is linked to deregulation of granule cell precursor’s development shortly after loss of Otx2. Our studies refine our knowledge of the dynamics of Otx2 gene expression and improve our understanding of its role during the development of the posterior region of the cerebellum.
