Formation d'un pli et migration dans un épithélium

Epithelial folding and migration

• Auteur / Autrice : Aurélien Villedieu
• Direction : Yohanns Bellaïche, Floris Bosveld
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 09/10/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Labouesse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Magali Suzanne, Roberto Mayor
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Solon, Xavier Trepat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie du développement

Jonctions cellulaires

Matrice extracellulaire

Cellules épithéliales

Morphogenèse

Drosophiles

Mots clés libres

Morphogenèse

Invagination

Migration collective

Matrice extracellulaire

Polarité planaire

Couplage mécanique

Épithélium

Morphogenesis

Invagination

Collective migration

Extracellular matrix

Planar polarity

Mechanical coupling

Epithelial folding

Résumé

Dans de nombreux contextes développementaux, la formation d’un pli dans un épithélium est accompagnée d’un déplacement des tissus adjacents en direction de la zone d’invagination. Afin de tester l’idée d’un couplage entre un processus d’invagination et un flux tissulaire, nous avons étudié deux mouvements morphogénétiques qui surviennent durant la métamorphose de la drosophile : l’invagination de la frontière séparant la tête du thorax et un déplacement coordonné des cellules du thorax antérieur. En utilisant des techniques d’ablation laser ou de perturbations localisées de la contractilité de la Myosine II dans la région qui se plie, nous avons découvert que l’invagination de l’interface entre la tête et le thorax est un processus actif qui fournit une force de traction qui met localement en mouvement le thorax. Nous avons également découvert que le flux directionnel de thorax est en partie autonome, et qu’il peut être à l’origine d’une force de poussée active vers la zone d’invagination. Nous avons observé que le flux de thorax dépend d’une migration collective des cellules du thorax sur la matrice extracellulaire apicale. Cette migration s’appuie sur la sécrétion de la protéine Dumpy et sur des informations de polarité planaire. Nous avons montré in vivo que les régions thoraciques migrant activement sont spécifiquement associées à de faibles déformations de la matrice extracellulaire apicale. En conclusion, mes travaux de thèse mettent en exergue l’existence d’un nouveau mécanisme de couplage entre invagination et flux de tissu et illustrent l’importance de l’interaction entre le tissu et les matrices extracellulaires dans la mécanique et la morphogenèse épithéliales.

In many developmental contexts, epithelial folding is accompanied by neighboring tissue flows towards the invagination site. To assess the idea of a long-range coupling between invagination and tissue flow, we have studied two macroscopic morphogenetic events happening during Drosophila metamorphosis: the invagination of the head-to-thorax boundary and the anterior dorsal thorax flow. Using large-scale laser ablations or locally disrupting MyosinII contractility in the invaginating region, we have found that head-thorax interface invagination is an active process which is providing a pulling force locally driving thorax flow. However, we have discovered that thorax flow is also partly autonomous, and thereby can actively provide a pushing force towards the invagination site. Using forward genetic methods, we have uncovered that thorax flow rely on collective migration on the apical extracellular matrix (ECM), depending on the secretion of the ZP protein Dumpy and on planar polarity cues. We have furthermore shown in vivo that regions of active thorax migration are specifically associated with low apical ECM deformation. Taken together, my PhD work uncovers a new mechanism coordinating tissue folding and tissue flow, and emphasizes the importance of tissue-matrix interaction in epithelial mechanics and morphogenesis.