Epithelial properties of Second Heart Field cardiac progenitor cells

• Auteur / Autrice : Alexandre Francou
• Direction : Robert Kelly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 22/10/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Sigolene Meilhac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Kelly, Sigolene Meilhac, Deborah Henderson, Jerome Gros, Julien Royet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Deborah Henderson, Jerome Gros

Mots clés

Mots clés contrôlés

Actomyosine

Cellules épithéliales

Cardiopathies congénitales

Mots clés libres

Cellule progenitrices cardiaques

Polarité apicobasal

Tbx1

Souris

Polarité planaire

Tension

Division orienté

Croissance tissulaire

Cardiac progenitor cells

Apicobasal polarity

Tbx1

Mouse

Planar polarity

Tension

Oriented division

Tissue growth

Résumé

Une partie du cœur est formée à partir des cellules progénitrices du second champ cardiaque, qui permettent une élongation rapide du tube cardiaque. Des défauts dans le développement de ces cellules entrainent des malformations cardiaques congénitales. Ces cellules sont localisées dans le péricarde dorsal au sein du mésoderme pharyngé. Mon travail de thèse a permis de démontrer pour la première fois que ces cellules sont épithéliales et polarisées, et qu’elles forment des filopodes dynamiques du côté basal. La délétion du facteur de transcription Tbx1 perturbe la polarité des cellules et la formation des filopodes, et augmente le niveau de la protéine apicale aPKCζ. Le traitement avec un activateur de aPKCζ montre le lien entre l’intégrité épithéliale, la polarité et la formation des filopodes, et l’état progéniteur des cellules. J’ai également analysé la polarité planaire dans l’épithélium, et montrais que les cellules sont anisotropiques, étirées et allongées en direction du pole artériel. Cet étirement crée une tension orientée, révélée par une accumulation polarisée d’actomyosine, jouant le rôle de rétrocontrôle négatif. En absence d‘élongation du tube cardiaque cette tension orientée est absente. Nous avons identifié une région postérieure de l’épithélium où se trouvent une tension et une prolifération élevées, ainsi qu’une forte activité YAP/TAZ qui jouerait le rôle de relai entre tension et prolifération. La tension orientée oriente les divisions cellulaires et oriente ainsi la croissance du tissu, promouvant l’addition des cellules au pole artériel. La biomécanique des cellules du second champ cardiaque semble ainsi un moteur important pour l’élongation du cœur.

A major part of the heart is formed by progenitor cells called the second heart field, that contribute to rapid elongation of the heart tube. Defects in second heart field development leads to congenital heart malformations. Second heart field cells are localised in pharyngeal mesoderm in the dorsal pericardial wall. This study focuses on the epithelial properties of second heart field cells and first shows that these progenitors in the dorsal pericardial wall are epithelial and polarised, and form dynamic basal filopodia. Deletion of the transcription factor Tbx1 perturbs epithelial polarity and filopodia formation and upregulates the apical determinant aPKCζ. Treatment with an activator of aPKCζ reveals that epithelial integrity, polarity and basal filopodia are coupled to the progenitor status of second heart field cells. Next we evaluated planar polarity of second heart field cells in the dorsal pericardial wall. Cells are anisotropic, being stretched and elongated on an axis directed towards the arterial pole. This stretch results in oriented epithelial tension revealed by polarised actomyosin accumulation through a negative feedback loop. In the absence of cell addition to the cardiac poles oriented tension is absent. We identified a posterior region in the epithelium with high tension, elevated proliferation and a high level of active YAP/TAZ that may act as relay between tension and proliferation. Oriented tension orients the axis of cell division and the growth of the tissue on an axis toward the arterial pole, further promoting addition of the tissue to the pole. Biomechanical feedback may thus be an important driver of heart tube elongation.