Contrôle moléculaire et cellulaire de la gastrulation chez un chordé, l'ascidie ciona intestinals

Molecular and cellular control of invagination during gastrulation in ascidians

• Auteur / Autrice : François Robin
• Direction : Patrick Lemaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Embryons

Gastrulation

Myosines

Invagination intestinale

Mots clés libres

Constriction apicale

Résumé

Les évènements morphogénétiques qui façonnent l’embryon au cours du développement sont basés sur un répertoire limité de comportements cellulaires, tels que les changements de forme, les réarrangements cellulaires ou les divisions cellulaires. Les processus qui contrôlent plus spécifiquement la morphogenèse épithéliale, avec un grand nombre de cellules identiques, ont été très étudiés. Avec seulement une centaine de cellules au cours de la gastrulation, les Ascidies permettent d’étudier comment la morphogenèse cellulaire est contrôlée par des voies de signalisation et intégrée en morphogenèse embryonnaire. Au cours de ma thèse, j’ai reconstruit de façon très précise les évènements morphologiques qui ont lieu au cours de la gastrulation chez plusieurs espèces d’Ascidiens. J’ai ainsi pu démontrer que l’invagination de l’endoderme avait lieu en deux étapes. Durant une première phase, la surface apicale des cellules de l’endoderme diminue alors que l’embryon s’aplatit du côté végétatif. Dans un second temps, un raccourcissement apico-basal de ces cellules, alors que la surface apicale des cellules reste constante, est associé à l’invagination de l’embryon à proprement parler. En collaboration avec Kristin Sherrard, nous avons trouvé que des formes activées de Myosines étaient déployées - sous un contrôle partiel de la voie RhoA - dans un patron spatial qui correspond aux évènements morphologiques observés.

The morphogenetic events that shape embryonic development rely on a limited set of cell behaviors such as cell rearrangements, cell shape changes and cell divisions. The processes controlling epithelial morphogenesis, with large fields of identical cells, have until now gathered most attention. However study of individual cells is getting more and more of interest as the link between morphogenesis, individual cell shape changes and signaling pathways leading to those can now be analyzed. With only a hundred of cells at the beginning of gastrulation, Ascidians offer a perfect system to try and unravel the molecular control and integration of local cell behavior into embryonic morphogenesis. During my PhD, I provided a blueprint for cellular morphogenesis at the whole-embryo in Ascidians. Using 4D imaging and embryo reconstruction I found that invagination occurs in two steps. During the first phase, the apical surfaces of endoderm cells shrink leading to a flattening of the vegetal hemisphere. During the second phase, an apico-basal shortening of these cells associated with maintenance of apical surfaces generates invagination. In collaboration with Kristin Sherrard, we found that activated forms of Myosin II redeployed in a spatial ad temporal pattern that fits with the observed morphogenesis. We could further demonstrate that apical constriction, but not shortening, is dependent on the RhoA pathway. Our results therefore support a two-step mechanism for invagination where apical constriction sets the scene for a constrained shortening that drives invagination, which may reflect a general mechanism for driving invagination in animals.