Caractérisation du rôle de la voie Slit/Robo dans le contrôle de la prolifération et de la cohésion des cellules de la ''niche hématopoïétique'' chez la Drosophile

Characterization of Split/Robo signaling pathway role in the control of proliferation and clustering of the Drosophila ''hematopoietic niche'' cells

• Auteur / Autrice : Ismaël Morin-Poulard
• Direction : Michèle Crozatier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Gènes, cellules et développement
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophiles

Cellules souches hématopoïétiques

Hématopoïèse

Mots clés libres

Drosophile

Hématopoïèse

Niche hématopoïétique

Prolifération

Adhérence

Différenciation

Communication inter-organe

Résumé

L'hématopoïèse est le processus qui conduit à la formation de l'ensemble des cellules sanguines à partir de cellules souches hématopoïétiques (CSHs). Chez les mammifères adultes, ce processus à lieu dans la moelle osseuse où un microenvironnement, appelé '' niche hématopoïétique '', va contrôler l'autorenouvèlement, la prolifération et la différenciation des CSHs. La niche hématopoïétique, qui est composée de nombreux types cellulaires appelés cellules stromales, peut être subdivisée en une '' niche endostéale '', composée majoritairement d'ostéoblastes, et une '' niche vasculaire '', composée majoritairement de cellules endothéliales. Le concept de niche a été proposé dès 1978 mais les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués restent largement inconnus. Récemment a été identifiée une '' niche hématopoïétique '' chez la Drosophile ouvrant la possibilité d'étudier les mécanismes de contrôle d'autorenouvèlement et maintien des CSHs in vivo grâce aux différents outils génétiques et moléculaires disponibles chez cet organisme modèle. L'hématopoïèse définitive chez la drosophile à lieu dans l'organe hématopoïétique larvaire appelé la glande lymphatique (GL). La GL est accolée au tube cardiaque qui est le système vasculaire. La '' niche hématopoïétique '', appelé PSC (Centre Signalisateur Posterieur), contrôle la balance entre les progéniteurs hématopoïétiques et les cellules hématopoïétiques différenciées dans la GL. Lors de ma thèse, dans un premier temps j'ai contribué à la caractérisation du rôle de la voie de signalisation BMP/Dpp dans les PSC (Pennetier, Oyallon, Morin-Poulard et al. , 2013). Cette voie est requise pour définir le nombre de cellules du PSC en contrôlant leur prolifération via la régulation de l'expression du proto-oncogène d-Myc. Dans un deuxième temps, je me suis intéressé au rôle de la voie de signalisation Slit/Robo dans le PSC. J'ai montré que le ligand Slit est exprimé dans le tube cardiaque et les récepteurs Robos dans le PSC. L'inactivation de la voie Slit/Robo dans le PSC conduit à une prolifération accrue des cellules du PSC et à la perte de leur cohésion. Ce défaut conduit à un changement de l'homéostasie des cellules de la GL indiquant que la voie Slit/Robo joue un rôle clé dans l'établissement de la morphologie du PSC et dans sa fonction. Une analyse détaillée a permis d'établir les mécanismes moléculaires impliqués. Aussi la voie Slit/Robo contrôle le nombre de cellules du PSC en régulant l'activité de la voie BMP/Dpp dans le PSC et leur cohésion en modifiant l'activité de la petite GTPase Cdc42. Enfin, la signalisation Slit/Robo interfère avec la fonction de la DE-Cadhérine pour réguler à la fois la prolifération des cellules du PSC et leur cohésion. Mes travaux mettent en évidence pour la première fois l'existence d'une communication inter-organe entre le système vasculaire et le PSC pour contrôler la morphologie et la fonction du PSC. Ces observations faites chez la Drosophile posent la question de la conservation de cette communication entre les '' niches endostéale et vasculaire '' dans la moelle osseuse des mammifères.

Hematopoiesis is the process that gives rise to every blood cells deriving from the hematopoietic stem cells (HSC). In mammals, this process occurs in the bone marrow where a microenvironment, called the ''hematopoietic niche'', controls the self-renewal, the proliferation and the differentiation of HSCs. The ''hematopoietic niche'' is composed of several types of stromal cells and it can be subdivided into an ''endosteal niche'', composed mostly of osteoblasts, and a ''vascular niche'', composed mostly of endothelial cells. Even if the concept of a niche has been proposed since 1978, the molecular and cellular mechanisms involved are poorly understood. Recently, a ''hematopoietic niche'' was discovered in Drosophila, and this system has turned out to be a good model to study in vivo the hematopoietic niche and the mechanisms that control self-renewal and maintenance of HSCs. Drosophila larval hematopoiesis occurs in a specialized organ called the lymph gland (LG). The LG is localized along the cardiac tube witch is the vascular system. The Drosophila ''hematopoietic niche'', termed PSC for Posterior Signaling Center, controls the balance between hematopoietic progenitors and differentiated hematopoietic cells of the LG. During my PhD, I initially contributed to define the function of the BMP/Dpp signaling pathway in PSC cells (Pennetier, Oyallon, Morin-Poulard et al. , 2013). This pathway controls the number of PSC cells by directing their proliferation via the regulation of the expression of the proto-oncogene d-Myc. Furthermore, I have studied the role of the Slit/Robo signaling pathway in the PSC. I have shown that the ligand Slit is expressed in the cardiac tube and that the three Robo receptors are expressed in the PSC. The inactivation of the Slit/Robo pathway in the PSC, leads to an increase in the number of proliferating PSC cells and a loss in their cohesion. This defect, in turn, brings about a change in the homeostasis of the LG cells indicating that the Slit/Robo signaling pathway plays a key role in establishing the morphology of the PSC and in its function. A detailed analyse has allow to identify the molecular mechanism implicated. Thus, the Slit/Robo pathway controls the proliferation of PSC cells regulating the BMP/Dpp pathway activity in PSC and its cohesion by modifying the activity of the small GTPase Cdc42. Finally, the Slit/Robo signalisation interferes with the function of the DE-Cadherin to regulate both the proliferation and loss of cohesion of PSC cells. My work shows for the first time the existence of an inter-organ communication between the vascular system and the PSC, affecting PSC's morphology and function. Those observations made in Drosophila ask the question of the conservation of this signalization between the ''endosteal niche'' and the ''vascular niche'' in the mammals' bone marrow.