Thèse soutenue

Dynamiques cellulaires et régulation génétique de la morphogenèse du poisson zèbre
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Auteur / Autrice : Mageshi Kamaraj
Direction : Monique Frain
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Date : Soutenance le 09/03/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - BioEmergences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
référent : Faculté de médecine
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Sophie Creuzet
Examinateurs / Examinatrices : Cristina Pujades, Claudio Araya, Anne-Hélène Monsoro-Burq, Paula Alexandre
Rapporteurs / Rapporteuses : Cristina Pujades, Claudio Araya

Résumé

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Au cours du développement embryonnaire, le cerveau est classiquement divisé en trois unités fonctionnelles et anatomiques, à savoir le cerveau antérieur, moyen et postérieur. Le cerveau postérieur utilise la segmentation comme stratégie pour organiser les nerfs crâniens et les flux de cellules de la crête neurale. La segmentation transitoire du cerveau postérieur conduit à 7/8 unités cellulaires répétées le long de l'axe antéro-postérieur (AP) appelés rhombomères (r). Ce processus conservé au cours de l’évolution établit le plan de la tête des vertébrés. Les mécanismes moléculaires sous-jacents à la segmentation du cerveau postérieur ont été largement étudiés. Notre objectif est d'étudier la formation des r au niveau cellulaire chez le poisson zèbre, un modèle vertébré star de la biologie. Nous avons besoin de la carte précise du destin et de la dynamique cellulaire qui mène du domaine des progéniteurs à l'organe. La carte actuelle du destin du système nerveux central du poisson aux stades précoce et tardif de la gastrula a été publiée en 1995. Elle a été obtenue par une reconstruction partielle du lignage grâce à un colorant fluorescent. La frontière précise des domaines de progéniteurs des r et les dynamiques cellulaire qui façonnent le cerveau postérieur sont inconnues. En utilisant l'imagerie par microscopie de pointe de poissons transgéniques et des outils de traitement d'image automatisés, nous avons reconstruit le lignage de r2-r6 de la mi gastrulation à la neurulation précoce. Nous fournissons une carte du destin plus fine et dynamique du cerveau postérieur de 6 à 15hpf. Les domaines de progéniteurs sont alignés le long des axes AP et dorso-ventral (DV) dès le stade du bouclier embryonnaire. Ils présentent une organisation AP parallèle à la marge du blastoderme. La ségrégation DV des r est établie par une distribution des progéniteurs le long de l'axe DV tel que ceux situés dans la partie dorsale du blastoderme vont former le domaine ventral des r. Notre étude donne un aperçu de l'origine clonale, de la prolifération cellulaire et des voies de migration des progéniteurs au cours de la mise en place du rhombencéphale.Nous avons exploré le rôle des voies de signalisation de l'acide rétinoïque (AR) et du facteur de croissance des fibroblastes (FGF) dans la morphogenèse du cerveau postérieur. On pense que les gradients des morphogènes AR et FGF spécifient et modèlent les ébauches du cerveau postérieur en sept segments d’identités distinctes. L'inhibition de l’AR à l’aide de drogue entraîne une perte progressive des r postérieurs, dépendante de sa concentration. De même, il y a une perte d'expression de leurs marqueurs moléculaires. On suppose que l'expansion des r antérieurs se fait au détriment des postérieurs. Nous ne savons pas comment la morphogenèse des domaines de progéniteurs conduit à ce défaut. Nous avons établi la carte dynamique du destin du cerveau postérieur de l’embryon AR nul. L’organisation des domaines de progéniteurs est en correspondance avec la position et la taille des segments modifiés, i.e. l'expansion des domaines des progéniteurs antérieurs. De plus, le mouvement de convergence des cellules est retardé ce qui est une conséquence précoce du gradient AR altéré. Il en résulte des accumulations ectopiques de progéniteurs neuraux et des anomalies du tube neural. Notre phénotype rappelle celui du mutant trilobite de Vangl2 acteur dans la voie de signalisation de polarité cellulaire planaire (PCP). Il a été montré dans l'embryon de souris Raldh2-/- que le déficit en AR provoque une forte inhibition de Vangl2 et Fzd3 au niveau du cerveau postérieur et de la moelle épinière. Dans l'ensemble, nos données suggèrent que les défauts du tube neural dans l'embryon AR nul sont dus à l'altération de la signalisation PCP. De plus, nous avons démontré l’effet de communauté de l’AR sur les gènes cibles et la morphogenèse du cerveau postérieur par la restauration optogénétique du morphogène dans l’embryon vivant.