Coopération entre les récepteurs Toll et le récepteur GPCR Cirl dans le contrôle de la contractilité cellulaire polarisée dans le plan au cours de la morphogénèse

Cooperation between Toll receptors and the GPCR Cirl in the control of planar polarized cell contractility during morphogenesis

• Auteur / Autrice : Jules Lavalou
• Direction : Thomas Lecuit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)
• Jury : Président / Présidente : Julien Royet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Schweisguth
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Strutt, Magali Suzanne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophiles

Actomyosine

Récepteurs de type Toll

Morphogenèse

Mots clés libres

Morphogénèse

Polarité planaire

Récepteurs Toll

Gpcr

Actomyosine

Drosophile

Latrophiline

Morphogenesis

Planar polarity

Toll receptors

Gpcr

Actomyosin

Drosophila

Latrophilin

Résumé

Au cours du développement, les interfaces entre les cellules ayant des identités génétiques distinctes génèrent des signaux orchestrant les comportements locaux des cellules. Durant la gastrulation de l'embryon de drosophile, le moteur Myosine-II (Myo-II) est polarisée dans le plan du tissu permettant une intercalation cellulaire polarisée qui conduit à une élongation du tissu. La signalisation G-Protein Coupled Receptor (GPCR) contrôle quantitativement les niveaux de Myo-II aux jonctions, tandis que trois récepteurs Toll (Toll-2, Toll-6, Toll-8) sont nécessaires à la polarité planaire de Myo-II par des mécanismes inconnus. Nous avons découvert, en contraste avec le modèle existant, qu'un seul récepteur Toll polarise Myo-II à la frontière de son domaine d'expression sans avoir besoin d'autres récepteurs Toll. Le domaine extracellulaire du récepteur Toll est nécessaire et suffisant pour la polarisation de Myo-II. Cirl, un GPCR, est le principal interacteur de Toll-8 et est nécessaire pour la polarisation de Myo-II induite par Toll-8. De plus, une asymétrie de l'activité de Cirl est suffisante pour polariser Myo-II. En accord avec cette observation, Toll-8 induit une asymétrie interfaciale de la localisation apicobasale de Cirl à sa frontière d'expression qui pourrait être un signal conduisant à la polarisation de Myo-II. Enfin, des différences quantitatives dans l'expression de Toll-8 entre cellules voisines entrainent une polarité planaire mutuellement dépendante de Toll-8 et Cirl. Dans l'ensemble, nos résultats donnent un nouvel éclairage sur la façon dont la juxtaposition de cellules ayant des identités génétiques distinctes contrôle la mécanique cellulaire.

During development, interfaces between cells with distinct genetic identities generate signals that orchestrate local cell behaviors. During gastrulation of the Drosophila embryo, Myo-II is planar polarized, which drives planar polarized cell intercalation leading to tissue extension. G-Protein Coupled Receptor (GPCR) signaling quantitatively controls Myo-II levels at junctions while three Toll receptors (Toll-2, Toll-6, Toll-8) are required for Myo-II planar polarity. However, mechanisms by which Toll receptors polarize Myo-II and their crosstalk with GPCRs remained unknown. Here, in contrast to the existing model, we found that a single Toll receptor polarizes Myo-II at the boundary of its expression domain without the need of other Toll receptors. The extracellular domain of the receptor is required and sufficient for Myo-II polarization. Using mass spectrometry, we discovered that a GPCR, Cirl, is the main Toll-8 interactor and we found that Cirl is required for Toll-8-induced Myo-II polarization. Moreover, an asymmetry of Cirl activity is sufficient for Myo-II polarization. In agreement with this observation, Toll-8 induces an interfacial asymmetry of Cirl apicobasal localization at its expression boundary, which we propose might be a signal leading to Myo-II polarization. Finally, quantitative differences in Toll-8 expression between neighboring cells result in Toll-8 and Cirl mutually dependent planar polarity. Overall, our results shed new light on how the juxtaposition of cells with distinct genetic identities controls cell mechanics via quantitative asymmetries of cell surface proteins interpreted by GPCRs.