Caractérisation moléculaire et fonctionnelle de la niche hématopoïétique de Drosophila melanogaster

par Delphine Pennetier

Thèse de doctorat en Biologie moléculaire et cellulaire du développement

Sous la direction de Michèle Crozatier.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Drosophile
• Hématopoïèse
• Niche hématopoïétique
• Voie de signalisation
• Glande lymphatique
• Drosophila melanogaster -- Génétique moléculaire
• Hématopoïèse
• Réponse immunitaire

Résumé

La drosophile possède un système immunitaire inné qui fait intervenir deux types de réponses, une réponse humorale et une réponse cellulaire. Cette dernière met en jeu des cellules spécialisées appelées hémocytes ou cellules " sanguines ". Les hémocytes sont formés au cours de deux vagues d'hématopoïèse lors du développement, une vague embryonnaire et une vague larvaire. Les mécanismes moléculaires contrôlant l'hématopoïèse embryonnaire sont relativement bien connus, alors que ceux contrôlant l'hématopoïèse larvaire restent à ce jour très succints. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les mécanismes moléculaires mis en jeu au cours de l'hématopoïèse larvaire qui a lieu dans un organe spécifique appelé la glande lymphatique. (1) J'ai participé à l'étude du rôle de la voie de signalisation JAK/STAT au cours de l'hématopoïèse larvaire, en caractérisant un nouveau gène appelé latran, qui agit comme un dominant négatif de la voie JAK/STAT. La fonction de latran est requise uniquement à la suite d'un challenge immun pour inactiver la voie JAK/STAT dans la glande lymphatique, mettant en évidence un nouveau mode de régulation pour cette voie de signalisation (Makki et al. , 2010 ; résultats partie I). (2) J'ai d'autre part entrepris une analyse globale de transcriptomes à partir d'ARNs isolés à partir de glandes lymphatiques disséquées dans divers contextes génétiques et physiologiques. J'ai pu identifier et caractériser de nouveaux gènes impliqués dans l'hématopoïèse larvaire (manuscript en préparation ; résultats partie II). (3) La comparaison des différents transcriptomes a suggéré un rôle de la voie Dpp/BMP dans le contrôle de l'hématopoïèse larvaire. Ceci m'a conduit à m'intéresser au rôle de cette voie de signalisation dans l'hématopoïèse larvaire. La " niche " est un microenvironnement qui contrôle la différenciation et l'autorenouvellement des cellules souches hématopoïétiques. Récemment, notre laboratoire a montré qu'il existait une niche hématopoïétique dans la glande lymphatique appelé Posterior Signaling Center (PSC). J'ai montré que chez la drosophile, la voie de signalisation Dpp jouait un rôle clé dans le contrôle de la taille de la niche via le contrôle de l'expression du protooncogène dmyc. L'activation localisée de la voie Dpp dans le PSC est sous le contrôle du facteur de transcription collier. En 2003, il avait été montré que la voie BMP contrôle la prolifération de la niche hématopoïétique chez la souris (Zhang et al. , 2003). Ainsi, de façon très intéressante, mes résultats mettent en évidence la possibilité d'une conservation de la Drosophile aux mammifères des cascades moléculaires contrôlant la prolifération des cellules de la niche hématopoïétique (manuscrit soumis ; résultats partie III). Une question posée suite à mes résultats est de définir l'implication de Myc, Ebf2, l'orthologue de Col et les voies de signalisation Wnt et BMP dans le contôle de la taille de la niche hématopoïétique chez les mammifères.

Titre traduit

Molecular and cellular characterization of hematopoietic niche of drosophila melanogaster

Résumé

The fruit fly Drosophila melanogaster owns an immune system which consists in two different responses: the response and the cellular response. The cellular response required specialized cell types called hemocytes or "blood" cells. Hemocytes are specified during hematopoiesis which takes place in two waves during Drosophila development. The first wave occurs in the embryo while the second takes place at larval stages in a specific organ called the lymph gland. Molecular mechanisms controlling embryonic hematopoiesis are well known whereas those involved at larval stages are not known. During my PhD, I studied molecular mechanisms occurring during larval hematopoiesis. (1) I participated to the study of the role of the JAK/STAT signaling pathway during larval hematopoiesis. We characterized a new gene, called latran, which acts as a negative regulator of the pathway. Latran is required after an immune challenge to inactivate the JAK/STAT pathway, reaviling a new way to regulate this pathway (Makki and al. , 2010). (2) Secondly, I performed a transcriptome analysisusing RNAs isolated from dissected lymph glands in genetics and physiologic contexts. I identified and characterized new genes involved in larval hematopoiesis (manuscript in preparation). (3) Comparison of the different transcriptomes suggested a role of the Dpp/BMP signaling pathway in larval hematopoiesis. The "niche" is a microenvironment which controls the differentiation and the self-renewal of hematopoietic stem cells. Recently, our group identified a hematopoietic niche in Drosophila lymph gland called the Posterior Signaling Center (PSC). My data indicate that the Dpp pathway plays a key role in the control of PSC size via the regulation of the protooncogene dmyc expression. The localized activation of the Dpp pathway in the PSC is under the control of the transcription factor Collier (manuscript submitted). In 2003, it was shown in mouse that BMP pathway controls the proliferation of osteoblasts, one major component of the hematopoietic niche. My results highlight the very interesting possibility of the conservation, between Drosophila and mammals, of molecular cascades that control cell proliferation in the hematopoietic domain. A very challenging issue relates to the control of osteoblast proliferation in the osteoblastic niche and the potential implication of myc and links between BMP, Ebf2 (ortholog of Collier and Wnt signalling pathways in this process.