Evolution des mécanismes de formation des asymétries habénulaires chez les gnathostomes : la petite roussette, Scyliorhinus canicula, comme référence

Evolution of the mechanisms of habenular asymmetry formation in gnathostomes : the catshark, Scyliorhinus canicula as reference

• Auteur / Autrice : Maxence Lanoizelet
• Direction : Patrick Blader, Sylvie Mazan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 17/09/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement (Toulouse ; 2021-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Blader, Sylvie Mazan, Philippe Vernier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abderrahman Khila, Marion Coolen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épithalamus

Petite roussette

Développement neurologique

Mots clés libres

Neurogénèse

Asymétrie

Epithalamus

Vertébré

Wnt

Neurogenesis

Asymmetry

Epithalamus

Vertebrates

Wnt

Résumé

Les habénulas sont des structures épithalamiques bilatérales, retrouvées chez tous les vertébrés. Une de leurs particularités est qu'elles présentent des asymétries marquées entre la droite et la gauche chez un grand nombre d'espèces, ce qui en fait un modèle de référence pour l'étude des asymétries du système nerveux central des vertébrés. Jusqu'ici, la nature des asymétries habénulaires et les mécanismes responsables de leur formation ont été étudiés principalement chez le poisson-zèbre. Mon projet de thèse a visé à caractériser ces asymétries ainsi que leurs mécanismes de formation chez un chondrichtyen, la petite roussette Scyliorhinus canicula, puis à utiliser ces données comme référence pour préciser leur évolution chez les gnathostomes. La stratégie expérimentale a reposé sur trois approches complémentaires, (1) une caractérisation moléculaire des habénulas de roussette au cours de leur développement par étude de gènes candidats, (2) une analyse transcriptomique des asymétries, complétée par des études d'expression in situ, et (3) des analyses expérimentales des mécanismes impliqués dans leur formation. J'ai ensuite utilisé ces données pour une étude comparée, à la fois expérimentale et bibliographique, des asymétries habénulaires chez un spectre large de gnathostomes, comprenant les modèles génétiques traditionnels, souris et poisson-zèbre, mais également des espèces non conventionnelles choisies pour leur position phylogénétique, le xénope, X. tropicalis, deux actinoptérygiens, Erpetoichthys calabaricus et Lepisosteus oculatus, et un holocéphale Callorhinchus milii. Ce travail met en évidence des asymétries neurogénétiques très marquées dans les habénulas embryonnaires de roussette, ainsi qu'une organisation en sous-domaines fortement asymétrique de l'organe différencié. L'analyse des mécanismes impliqués met en évidence une régulation temporelle asymétrique de la neurogenèse et des choix de différenciation neuronale, impliquant les voies Nodal et Wnt canonique. La comparaison de ces données à l'échelle des gnathostomes permet de préciser le mode d'évolution des asymétries habénulaires, et suggère des pertes indépendantes chez les actinoptérygiens et les sarcoptérygiens. Ces diversifications pourraient être liées à une implication conservée de la voie Wnt dans l'élaboration des identités neuronales dans l'épithalamus et des variations de la régulation de cette activité dans le temps et l'espace.

Habenulae are bilateral epithalamic structures found in all vertebrates. One of their specificities is that they exhibit marked asymmetries along the left/right axis in many species, which makes them a reference model for the study of asymmetries in the vertebrate central nervous system. So far, the nature of habenular asymmetries and the mechanisms responsible for their formation have been primarily investigated in the zebrafish. My thesis project aimed at a characterisation of these asymmetries and their formation mechanisms in a chondrichthyan, the catshark Scyliorhinus canicula, and the exploitation of these data as a reference to gain insight into their mode of evolution in gnathostomes. The experimental strategy relied on three complementary approaches, (1) a molecular description of developing catshark habenulae by a candidate gene analysis, (2) a transcriptomic characterisation of asymmetries, complemented by in situ expression studies, and (3) experimental analyses of the mechanisms involved in their formation. I then used these data for a comparative study, both experimental and bibliographic, of habenular asymmetries in a broad range of gnathostomes, including traditional genetic models, such as the mouse, and zebrafish, as well as unconventional species chosen for their phylogenetic position, the xenopus, Xenopus tropicalis, two actinopterygians, Erpetoichthys calabaricus and Lepisosteus oculatus, and a holocephalan, Callorhinchus milii. This work highlights the presence of marked neurogenetic asymmetries in the catshark embryonic habenulae, as well as a highly asymmetrical subdomain organisation of the differentiated organ. Analysis of underlying mechanisms reveals an asymmetric temporal regulation of neurogenesis and of neuronal differentiation choices, involving Nodal and canonical Wnt pathways. Comparisons across gnathostomes provide new insights into the mode of evolution of habenular asymmetries, suggesting independent losses in actinopterygians and sarcopterygians. These diversifications could be related to a conserved involvement of Wnt pathway in the elaboration of neuronal identities in the epithalamus, and to variations in the regulation of this activity in time and space.