Une vision segmentée de la fermeture dorsale chez la drosophile : dynamique de la soudure tissulaire, comportement mécanique et remodelage des frontières segmentales

A segmented vision of dorsal closure in Drosophila melanogaster : epithelial sheets fusion, mechanical behaviour and remodelling of segmental boundaries

• Auteur / Autrice : Fanny Pignolé Serman
• Direction : Stéphane Noselli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biophysique

Cicatrisation

Cellules épithéliales

Morphogenèse

Drosophiles

Mots clés libres

Fermeture dorsale

Voie de signalisation JNK

Transdifférentiation

Résumé

La fermeture dorsale est une étape morphogénétique fondamentale de l’embryogenèse de la drosophile puisqu’elle permet d’achever l’intégrité de l’épiderme de l’organisme. En effet, au bout de neuf heures de développement, les mouvements morphogénétiques de repliements et dépliements ont laissé une ouverture dans l’épiderme dorsal, et les deux flancs épidermaux vont migrer pour fusionner au milieu du dos de l’embryon. Ce processus ne laisse aucune cicatrice. Étonnamment, il n’implique pas de division cellulaire mais seulement une organisation coordonnée du cytosquelette d’acto-myosine. Étant un modèle classique de la soudure tissulaire pour la cicatrisation et la morphogenèse, ce phénomène a été fortement étudié génétiquement et plus récemment mécaniquement. Pourtant le contrôle et la synchronisation des forces impliquées ne sont pas complètement élucidés. En particulier les études quantitatives de la dynamique ont été cantonnées à des approches géométriques très globales, et une analyse plus fine des comportements cellulaires au sein des compartiments segmentaux de l’embryon reste à faire. Mon travail est basé sur de l’imagerie du vivant (embryons sauvages ou génétiquement modifiés) et sur des ablations laser pour modifier mécaniquement le système, dans le but de modéliser mathématiquement l’évolution des contours lors d’une soudure tissulaire. Outre cette étude globale, je me suis intéressée aux comportements cellulaires individuels, ce qui m’a permis de mettre en évidence des différences de comportements mécaniques (vitesse et tension de câble) entre les cellules d’identité spatiale différente. De plus j’ai décrit une intercalation cellulaire inédite qui nous a conduit à la découverte d’un modèle naturel de différentiation antéro-postérieure contrôlée par la voie de signalisation JNK.

Dorsal Closure is a key morphogenetic process occurring during mid-embryogenesis of Drosophila melanogaster. About nine hours after egg laying, germ band retraction leaves a hole in the epidermis which is ultimately closed by migration of lateral epidermal cells towards the dorsal midline. Surprisingly this process does not involve any cell division but only a coordinated reorganisation and contraction of the actomyosin cytoskeleton in different populations of epithelial cells. Although very well studied genetically, there is no complete understanding of the coordination and synchronisation of forces driving tissue dynamics. Moreover, they have been exclusively studied using a global approach, and analyses on a segmental and cellular scale remain to be done. This work is based on live imaging and image treatment: we use embryos expressing fluorescent proteins to follow different features of the dorsal closure (actin cytoskeleton, membranes, leading edge of the ectoderm, cell-cell junctions…). Laser ablations performed on embryos allowed us to mechanically modify the system in order to improve our understanding and simulation of the edges evolution during the suture of epithelia. Besides, my interest in individual cell behaviours allowed me to report mechanical differences (speed, tension) between cells of different spatial identities. My discovery of a novel cell intercalation led us to describe an anterior-posterior transdifferentiation event, entirely controlled by the JNK pathway and taking place during normal embryogenesis.