Identification à large échelle des gènes contrôlés par le facteur de transcription Pax3, durant le développement normal et pathologique de la crête neurale.

Genome-wide identification of Pax3 transcriptional targets during normal and pathological neural crest development

• Auteur / Autrice : Mansour Alkobtawi
• Direction : Anne-Hélène Monsoro-Burq, Patrick Pla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 18/10/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Signalisation, radiobiologie et cancer (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Simon Saule
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Hélène Monsoro-Burq, Patrick Pla, Simon Saule, Karen Liu, Jean-Loup Duband, Jean-Pierre Saint-Jeannet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karen Liu, Jean-Loup Duband

Mots clés

Mots clés contrôlés

Xénopes

Syndromes de Waardenburg

Crête neurale

Mots clés libres

Crête neurale

Syndrome de waardenburg

Pax3

Fh13

Xenopus laevis

IPSC

Neural crest

Waardenburg syndrom

Pax3

Fh13

Xenopus laevis

IPSC

Résumé

La crête neurale est une population de cellules migratoires multipotentes qui se délaminent du tube neural et se différencient en plusieurs types cellulaires. Des altérations du réseau génique de régulation (GRN) de la CNengendrent des maladies congénitales, peu comprises. Cette thèse a pour but d’approfondir la compréhension du rôle de PAX3, un gène crucial dans le GRN de la CN, pendant le développement normal ou pathologique de la CN. Tout d’abord, nous avons caractérisé deux lignées transgéniques de X. laevis, Pax3:GFP etSox10:GFP qui permettent d’étudier l’induction et la spécification précoce de la CN ou sa migration, respectivement. Ensuite, en utilisant des analyses à large échelle, RNAseq et ChIPseq,nous avons défini le premier CN-GRN centré surPax3 chez X. laevis et avons notamment identifié quatre nouveaux gènes régulés par Pax3 :pcdh8l, ercc1 (directement) et fhl3, mmp14(indirectement). Des analyses par perte et gain de fonction de Pax3 in vivo ont permis de vérifier lapertinence de ces cibles.Puis, nous avons analysé le rôle des cibles, Fhl3,pendant le développement de la CN. Fhl3 s’est avéré être un stimulateur intracellulaire de la voie BMP qui, de manière contrôlée spatio-temporellement,est indispensable pour que les cellules cibles de BMP activent la production de WNT à un niveau suffisant pour le développement de la CN.Finalement, nous avons généré les premières lignées iPSC dérivées de patients atteints du syndrome de Waardenburg de type 1 qui ont un allèle de Pax3 muté et nous avons pu les différencier en CN. L’ensemble de ce travail apporte de nouveaux outils et de nouveaux gènes d’intérêt à étudier la CN tant chez X. laevis que chez l’humain.

The neural crest (NC) is a population of multipotent migratory cells that delaminate from the neural tube and differentiate into several cell types. Alterations in NC regulatory gene network (GRN) result in congenital diseases that are poorly understood. This thesis aims to better understand the role of Pax3, a crucial gene in NC GRN, during the normal orpathological NC development. First, we characterized two transgenic lines of X. laevis,Pax3:GFP and Sox10:GFP that allowed us to study the induction and early specification of NC or its migration, respectively. Then, using large scale analyzes, RNAseq and ChIPseq, we defined the first NC-GRN centered on Pax3 inX. laevis and identified in particular four new genes regulated by Pax3 : pcdh8l, ercc1(directly) and fhl3, mmp14 (indirectly). The relevance of these targets was verified by Pax3loss- and gain-of-function in vivo.Then, we analyzed the role of one target, Fhl3,during NC development. We have shown thatFhl3 is an intracellular stimulator of the BMP pathway, which, in a spatiotemporally controlled manner, is essential for BMP target cells to activate the production of WNT at a sufficient level for the development of NC.Finally, we generated the first iPSC lines derived from Waardenburg syndrome type 1patients with a heterozygous Pax3 loss-of function mutation and we were able to differentiate them into NC. All of this work brings new tools and new genes of interest to study NC in both X. laevis and humans.