Implication de la voie de signalisation Notch dans l'organisation précoce du prosencéphale de l'embryon de poulet : application à la physiopathologie de l'holoprosencéphalie

Involvement of Notch pathway in the patterning of early prosencephalon of chick embryo : application to the physiopathology of Holoprosencephaly

• Auteur / Autrice : Leslie Ratié
• Direction : Valérie Dupé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 19/12/2013
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique et Développement de Rennes (UMR 6290) - IGDR
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Dominique Galibert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Heather Etchevers, Fabienne Pituello

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poulets

Holoprosencéphalie

Prosencéphale

Biologie du développement

Mots clés libres

Biologie du développement

Prosencéphale

Holoprosencephalie

Hypothalamus

Expression génique

Développement neurologique

Developmental biology

Prosencephalon

Holoprosencephaly

Hypothalamus

Gene expression

Developmental neurobiology

Résumé

L'holoprosencéphalie (HPE) est une maladie rare due à une anomalie du développement précoce du prosencéphale. Les gènes impliqués appartiennent à des voies de signalisation cruciales pour le développement embryonnaire telles que les Nodal, Shh et Fgf. Des mutations de ces gènes n'expliquent que 30% des cas d'HPE. Différentes stratégies ont été mises en œuvre pour déterminer de nouveaux gènes responsables de l'HPE. Récemment, des délétions du gène DLL1, un ligand du récepteur Notch ont été identifiées chez des patients HPE. L'objectif de mon travail de thèse était de tester l'hypothèse d'un rôle de la voie Notch au cours du développement précoce du prosencéphale. Dans ce but, une inhibition de la voie Notch a été réalisée en utilisant une culture ex ovo d'embryon de poulet. Grâce à cela, j'ai pu identifier une activité de la voie Notch au niveau de l'hypothalamus présomptif, une structure ventrale du cerveau antérieur. Une approche transcriptomique a ensuite permis d'identifier les dérégulations survenant lors de l'inhibition pharmacologique de la voie Notch. Les expressions des cibles trancriptionnelles de la voie Notch telles que Hes5, Hey1, Ascl1 ou Nhlh1 m'ont permis de suggérer un modèle d'action par inhibition latérale lors de la neurogénèse de l'hypothalamus en développement. Les données transcriptomiques générées m'ont permis d'identifier de nouveaux gènes marqueurs de l'hypothalamus dont l'expression est sous l'influence de la voie Notch. Nos résultats suggèrent que ces gènes appartiennent à une boucle de régulation comprenant la voie Notch et des facteurs de neurogénèse tels que les gènes proneuraux. Mon travail a également permis de montrer que l'expression du gène majeur de l'HPE, le gène Shh, requérait une activité de la voie Notch précisément au niveau de l'hypothalamus. En conclusion, mes résultats montrent que la voie Notch contribue au développement précoce du cerveau. Ce constat ajoute un autre niveau de complexité à l'apparition de l'HPE et apporte de nouveaux arguments en faveur d'un modèle « multi-hit » pour cette pathologie.

Holoprosencephaly (HPE) is a rare disease corresponding to a failure of early prosencephalon development. Genes involved in HPE, belong to crucial signalling pathways for embryonic development as Nodal, Shh and Fgf. Mutations in these genes could explain only 30% of HPE cases. Different strategies were used to identify new genes in HPE. Recently, deletions of DLL1, a ligand of Notch receptor, have been identified in HPE patients. The aim of my thesis was to test hypothesis that Notch pathway has a role during the early prosencephalon development. First, I performed a pharmacological inhibition of Notch pathway in embryos that were cultured ex ovo. Thus, I could identify Notch activity at the level of primordium hypothalamus, a ventral structure of prosencephalon. Then, transcriptomic analyses were performed to identify deregulations occurring during Notch inhibition. Expressions of well known transcriptional targets of Notch pathway, Hes5, Hey1, Ascl1 and Nhlh1, indicated that Notch pathway might act by lateral inhibition in the neurogenesis of developing hypothalamus. From transcriptomic data, we identified novel markers of developing hypothalamus that will be regulated by Notch pathway. Our results suggest that these novel genes could be involved in the regulatory loop associating with Notch pathway and proneural genes. Then, I demonstrated that Notch activity is required to maintain Shh expression, a major gene involved in HPE, particularly in the hypothalamus. To conclude, adding the Notch pathway in the signalling pathway network involved in prosencephalon development, we provide other complexity level in the HPE appearance. Thus, these results support the hypothesis of a « multi-hit » model of HPE.