Paraxial mesoderm development in vertebrates : Establishment of a paraxial mesoderm differentiation system from embryonic stem cells and role of protocadherin Papc (Pcdh8) as effector of the segmentation

• Auteur / Autrice : Jérôme Chal
• Direction : Olivier Pourquié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement. La logique du vivant
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Somitogenèse

Segmentation

Mésoderme paraxial

Cellules souches embryonnaires

Adhésion cellulaire

Cadhérines

Protocadhérines

Gène rapporteur fluorescent

Résumé

La mise en place du plan d’organisation segmenté des vertébrés, visible notamment au niveau de la colonne vertébrale, se fait pendant l’embryogenèse précoce. Les segments, appelés somites, sont formés périodiquement à partir du mésoderme paraxial présomitique (PSM). La compréhension, d’une part des mécanismes moléculaires de spécification du PSM, d’autre part de la morphogenèse somitique, est un enjeu majeur afin de comprendre la formation des segments. Dans un premier projet, j’ai mis au point un système de différenciation de cellules souches embryonnaires en mésoderme paraxial. Pour cela, j’ai généré une lignée transgénique contenant un gène rapporteur fluorescent sous le controle du promoteur de Mesogenin (Msgn), un gène spécifique du PSM. Ce système est un outil puissant qui permet de quantifier l’influence de diverses voies de signalisation dans la spécification du mésoderme paraxial. Dans un deuxième projet, j’ai identifié et étudié la fonction de deux Protocadhérines, Papc (Pcdh8) et Pcdh19, dans le contrôle de la morphogenèse somitique chez l’embryon de poulet et de souris. Par des approches fonctionnelles in vivo, j’ai caractérisé le mode d’action cellulaire de Papc. En particulier j’ai testé l’hypothèse d’une action locale sur l’adhérence cellulaire via une modulation de N-cadhérine au niveau de la frontière somitique. En conclusion, nous proposons que Papc est un effecteur de la morphogenèse somitique, sous le contrôle du système de l’Horloge de Segmentation/ Front de Détermination – le modèle utilisé pour expliquer la somitogenèse

The establishment of the segmented body plan of vertebrates, which can be visualized at the level of the spine, occurs during early embryogenesis. Segments, termed somites, are formed periodically from the paraxial presomitic mesoderm (PSM). The understanding of first, the molecular mechanisms leading to PSM specification, and second, the somite morphogenesis, is essential for understanding how segments are formed. In a first project, I established an embryonic stem-cell-based paraxial mesoderm differentiation system. For this purpose, I generated a transgenic ES cell line containing a fluorescent reporter driven by Mesogenin (Msgn) promoter, a gene expressed specifically in the PSM. This system is a powerful tool that allows the effect of various signaling pathways on paraxial mesoderm specification to be quantified. In a second project, I identified and studied the function of two protocadherins, Papc (Pcdh8) and Pcdh19, in the control of somite morphogenesis in chick and mouse embryos. Using in vivo functional approaches, I characterized the modalities of the cellular function of Papc; in particular, I tested the hypothesis of a local action on cellular adhesion via N-cadherin modulation at the level of the presumptive somite boundary. As a conclusion, we propose that Papc is an effector of somite morphogenesis downstream of the segmentation clock and determination front systems