Dynamique de la signalisation cellulaire au cours de la segmentation des Vertébrés

Signaling dynamics during Vertebrate segmentation

• Auteur / Autrice : Alexis Hubaud
• Direction : Olivier Pourquié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes : développement et physiologie
• Date : Soutenance le 27/06/2016
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : François Paul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kariné Guévorkian, Thomas Gregor
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Paul, Alexander Aulehla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rythmes biologiques

Génétique du développement

Différenciation cellulaire

Stades embryonnaires

Oeuf -- Segmentation

Somites

Mots clés libres

Segmentation des Vertébrés

Somitogénèse

Oscillations

Horloge de segmentation et front de détermination

Régionalisation embryonnaire

Vertebrate segmentation

Somitogenesis

Oscillations

Clock-and-wavefront

Embryonic pvtterning

Résumé

La segmentation de l’axe antéro-postérieur en somites est une caractéristique majeure des Vertébrés. Ce processus est basé sur un oscillateur, l’« horloge de segmentation ». Cette thèse cherche à comprendre la dynamique de signalisation régulant ce processus. Nous avons étudié la régulation transcriptionnelle de Mesp2 et nous avons montré que Tbx6 contrôle son expression chez le poulet. Nous présentons également un système d’étude ex vivo présentant des oscillations stables du gène cyclique Lfng. Nous avons mis en évidence un effet de population régulant la génération de ces oscillations et reposant sur la voie Notch et des facteurs mécaniques que nous interprétons avec un modèle d’oscillateur excitable. De plus, nous avons démontré un effet dose-dépendant de la voie Fgf sur la différenciation cellulaire, remettant ainsi en question le modèle actuel de segmentation. Par ailleurs, ce système d’étude nous a permis d’identifier un rôle du taux de traduction dans le contrôle de la période de l’horloge. Enfin, nous présentons des travaux, où nous cherchons à reconstituer l’horloge de segmentation in vitro à partir de cellules souches murines différenciées.

The segmentation of the anteroposterior axis in somites is a major feature of Vertebrates. This process relies on an oscillator, the “segmentation clock”. The present thesis addresses the signaling dynamics regulating this process. We studied the transcriptional regulation of Mesp2 and showed that Tbx6 controls its expression in chicken. We established an ex vivo experimental system with stable oscillations of the cyclic gene Lfng. We demonstrated the existence of a population behavior that controls the generation of oscillations and involves the Notch pathway and mechanical factors. We interpreted these observations in the framework of an excitable oscillator. Moreover, we evidenced a dose-dependent effect of Fgf signaling on cell determination that challenges current models of segmentation. Furthermore, this experimental system has enabled us to identify a role of the translation rate on the clock period. Last, we showed ongoing work aiming to recapitulate the segmentation in vitro using differentiated mouse embryonic stem cells.