CARACTERISATION DU RESEAU DE SIGNALISATION IMPLIQUE DANS LA MAINTENANCE ET LA PROLIFERATION DES CELLULES SOUCHES DE LA RETINE DU XENOPE

CHARACTERIZATION OF THE SIGNALING NETWORK INVOLVED IN THE MAINTENANCE AND PROLIFERATION OF XENOPUS RETINAL STEM CELLS

• Auteur / Autrice : Pauline Cabochette
• Direction : Muriel Perron, Odile Bronchain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neurobiologie et Développement (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2010-2014)
• Jury : Président / Présidente : Simon Saule
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Muriel Perron, Simon Saule, Nicolas Tapon, Alain Mauviel, Sigolène Meilhac, Fabienne Pituello
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Tapon, Alain Mauviel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rétine

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches

Retine

Yap

Hippo

Wnt

Hedgehog

Xénope

Stem cells

Retina

Yap

Hippo

Wnt

Hedgehog

Xenopus

Résumé

Contrairement aux mammifères adultes, la rétine des amphibiens possède la particularité de croître durant toute la vie de l'animal grâce à l'activité continue d'une population de cellules souches localisée au sein d'une niche bien délimitée, la zone marginale ciliaire (ZMC). Ce modèle offre ainsi la possibilité d'étudier in vivo les mécanismes moléculaires à l'origine du maintien et de la prolifération des cellules souches neurales à des stades post-embryonnaires. Dans ce but, l'identification et la caractérisation des différentes voies de signalisation présentes au sein de la niche biologique des cellules souches rétiniennes est une première étape indispensable. Mon projet de thèse a été divisé en deux objectifs principaux: l'étude des interactions entre les voies Wnt et Hedgehog au sein de la ZMC chez le xénope et la réalisation de l'étude fonctionnelle de Yap, l'effecteur principal de la voie de signalisation Hippo dans ce modèle. Par des approches génétiques et pharmacologiques, la première partie de ce projet a permis de mettre en évidence un antagonisme inattendu entre les signaux Wnt et Hedgehog au sein de la ZMC qui régule l'activité proliférative des cellules souches et des progéniteurs rétiniens. Ce travail nous a conduit à proposer un modèle dans lequel ces deux voies réguleraient la balance prolifération/différenciation dans la rétine post-embryonnaire. Dans un deuxième temps, les expériences de gain et de perte de fonction du gène Yap ont montré que ce dernier joue un rôle essentiel dans la régulation du programme temporel de la phase de réplication de l'ADN des cellules souches rétiniennes. En effet, l'inhibition de Yap entraîne une importante réduction de la durée de la phase S du cycle cellulaire associée à une instabilité génomique. Une surexpression de c-Myc et de la voie p53-p21 semble impliquée dans ce phénotype. Nos travaux nous ont également permis d'identifier un nouveau partenaire de YAP, le facteur de transcription PKNOX1. L'ensemble de ces données nous a ainsi conduit à proposer un modèle selon lequel le complexe YAP/PKNOX1 pourrait être nécessaire au bon déroulement de la phase de réplication des cellules souches, indispensable à la maintenance de l'intégrité du génome de ces cellules et de leur descendance.

In contrast to the adult mammals, the retina of amphibians shows continuous growth during adulthood through active neural stem cells localized in the defined niche called ciliary marginal zone (CMZ). This model offers an exceptional tool to study in vivo the molecular mechanisms involved in the maintenance and proliferation of neural stem cells during post-embryonic stages. In this order, the identification and the characterization of the signaling pathways acting in biological retinal stem cell niche is an essential step.My PhD research was divided in two main parts: the study of the interaction between the Wnt and Hedgehog pathways within the CMZ and the functional study of Yap, the downstream effector of the Hippo pathway in this model. By using genetic and pharmacological tools, the first part of this project demonstrated an unexpected antagonism between the Wnt and the Hedgehog signaling in the CMZ that regulates proliferative activity of retinal stem and progenitor cells. In this article, we propose a model in which an antagonistic interplay of Wnt and Hedgehog pathways may regulate the balance proliferation/differentiation in the post-embryonic retina. Second, gain and loss of function experiments of Yap have shown that this factor plays a key role in the regulation of temporal replication of DNA retinal stem cells. Indeed, inhibition of Yap leads to strong reduction of the S-phase length during the cell cycle associated with genomic instability. c-Myc and p53-p21 overactivation seems to be involved in this phenotype. This work also allowed us to identify a novel YAP partner, the transcriptional factor PKNOX1. We indeed propose a model in which the YAP/PKNOX1 complex may be required for the successful convening of the replication phase on stem cells, essential for the maintenance of genome integrity on the cells and their progeny.