Etude quantitative du rôle de Fgf8 dans la somitogenèse par une méthode optogénétique

Quantitative perturbative study of the role of Fgf8 in somitogenesis

• Auteur / Autrice : Weiting Zhang
• Direction : David Bensimon, Bertrand Ducos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Complexité du Vivant
• Date : Soutenance le 23/09/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique statistique de l'École normale supérieure (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Schneider-Maunoury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Albert Goldbeter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrew Charles Oates, Nadine Peyriéras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optogénétique

Danio rerio

Mots clés libres

Poisson zèbre

Somitogenèse

Fgf8

Optogénétique

Vidéo time lapse

RA

Zebrafish

Somitogenesis

Optogenetics

Résumé

Le sujet de cette thèse est l'étude quantitative du rôle du morphogène Fgf8 durant la somitogenèse en utilisant des perturbations spatio-temporelles de sa concentration dans un embryon de poisson zèbre en développement. Mon objectif était d'élucider le rôle que joue Fgf8 dans le modèle du «clock and wavefront» de la somitogenèse . A cet effet, j'ai développé des moyens optiques afin de perturber rapidement sa concentration dans un embryon vivant par un éclairage approprié. J’ai montré que le blocage du Fgf8 endogène (en utilisant un morpholino contre Fgf8) ou sa surexpression (en utilisant une approche de photo-activation développée dans le laboratoire d'accueil) affectaient la taille des somites observées dans un embryon de poisson zèbre à 24 hpf. Pour comprendre la raison de ce changement de taille des somitesj’ai construit un système de vidéomicroscopie à intervalle régulier qui m'a permis de suivre l'évolution parallèle de 20-30 embryons de poisson zèbre en temps réel. Après avoir comparé la période de la segmentation, la vitesse d'allongement de la queue, la vitesse de racourcissement du PSM et la distribution spatiale de MAPK phosphorylé, mes résultats montrent que la sur-expression globale de Fgf8 induit un retard subtil dans la période de segmentation et ralentit la vitesse de déplacement du front d'onde, qui est la cause principale de la variation de taille des somites.

The subject of this thesis is the quantitative study of the role of Fgf8 in somitogenesis using spatio-temporal perturbations of its concentration in a developing zebrafish embryo. My goal was to elucidate the role that Fgf8 plays in the clock and wavefront model of somitogenesis. For that purpose, I have developed optical means to quickly perturb its concentration in a live embryo by an appropriate illumination. I have shown that blocking endogenous Fgf8 (using a morpholino against Fgf8) or inducing over-expression of Fgf8 (using a photo-activable approach developed in the host lab) affected the size of somites observed at 24 hpf in a zebrafish embryo. To address the reason for this change in somite size, I have built a time-lapse microscopy set-up that allowed me to monitor the parallel development of 20-30 zebrafish embryos in real time. After comparing the period of segmentation, the velocity of tail elongation, the speed of PSM shortening, and the MAPK pattern of phosphorylation (the target of Fgf8), my results show that global over-expression of Fgf8 induces a subtle delay in the segmentation period and slows down the posterior moving wavefront velocity, which is the major cause of the change in somite size.