Evolution d'un mecanisme morphogenetique. Etude des interactions epidermo-dermiques au cours du developpement du dermosquelette des osteichtyens : le modele ecaille

Study of the epidermal-dermal interactions in the development of the osteichtyans dermoskeleton : the scale model

• Auteur / Autrice : Alexandra Quilhac
• Direction : Jean-Yves Sire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le but de cette etude etait de mettre experimentalement en evidence l'existence d'interactions epithelio-mesenchymateuses au cours de l'ontogenese des ecailles dermiques, d'analyser leur fonctions aux divers niveaux pertinents d'observation (morphologie, cytologie) et d'etudier leur controle au niveau moleculaire. Ce travail se situe dans une perspective evolutive. En effet, les taxons representatifs de la phylogenese des actinopterygiens montrent une grande diversite structurale du dermosquelette post-cranien. L'objectif etait donc de cerner certaines des modulations et des regulations susceptibles d'etre intervenues, au cours de l'evolution, dans le systeme morphogenetique responsable de la differenciation des ecailles dermiques. Le modele choisi est l'ecaille elasmoide des teleosteens et plus particulierement celle d'un cichlide (hemichromis) et celle du poisson zebre (danio) pour lequel on possede actuellement de nombreux outils moleculaires. Une experimentation preliminaire a montre que des contacts entre l'epiderme et le mesenchyme sont indispensables pour que l'ecaille regenere. En empechant ce contact, par l'interposition d'une ecaille depourvue d'epiderme, entre l'epiderme et le mesenchyme, on observe qu'il n'y a pas de regeneration. Par la suite, une etude histologique a ete entreprise apres avoir inflige au poisson une blessure experimentale par arrachage des ecailles et resection de l'epiderme. Cette etude a principalement montre que 1) la differenciation des cellules basales de l'epiderme cicatriciel ne prend place que lorsque celui-ci est compose d'au moins trois couches ; elle est contemporaine de l'accumulation de cellules dans le mesenchyme sous-jacent. Les etudes ultrastructurales suggerent l'existence de communications entre l'epithelium cicatriciel et le mesenchyme sous-jacent tout au long des etapes de la regeneration et 2) la regeneration d'une ecaille commence dans la region de premier contact de l'epiderme avec le mesenchyme, ce qui suggere que l'epiderme pourrait avoir un role inducteur lors de l'initiation de la regeneration. L'etude du domaine d'expression des genes msxb, msxc, msxd ; bmp4 ; shh et ptc1 (qui sont impliques dans le controle de la morphogenese et de la differenciation de nombreux organes dont les dents et les rayons de nageoires) a ete entreprise lors de la regeneration experimentale des ecailles en utilisant la technique d'hybridation in situ sur des volets de peau. L'expression spatio-temporelle precise de ces genes lors de la regeneration suggere un role de ces derniers dans la proliferation et/ou la differenciation des cellules epidermiques et mesenchymateuses et dans la mise en place du pattern de l'ecaille. De plus, les produits de ces genes sont certainement impliques dans les interactions epidermo-dermiques qui interviennent lors de l'organogenese de l'ecaille. Cette etude a confirme que des mecanismes conserves, notamment les interactions epidermo-dermiques, controlent l'organogenese de nombreux organes dont les ecailles, et a apporte de nouveaux elements dans le debat concernant l'origine des tissus qui constituent l'ecaille elasmoide. L'existence d'interactions epidermo-dermiques lors de l'initiation de la regeneration de l'ecaille conforte l'hypothese d'une origine dentaire des premiers elements de l'ecaille, c'est a dire de la couche externe. L'ecaille elasmoide apparait comme un excellent modele pour etudier les mecanismes qui controlent l'organogenese in vivo et in vitro et pour tenter de comprendre les processus impliques dans l'evolution d'un complexe morphogenetique.