L'élongation embryonnaire contrôle la transformation embryonnaire de C. elegans qui passe d'un embryon ovoïde à une larve vermiforme. C'est un modèle idéal pour la dissection de voies de signalisation qui contrôlent la morphogénèse des tissus et l'intégration de ces signaux dans les diverses couches cellulaires. L'élongation peut être divisée en deux parties : l'élongation précoce qui implique la contraction de l'hypoderme, alors que l'élongation tardive implique l'action synergique des muscles et de l'hypoderme. La contraction des filaments d'actines est régulée par le niveau de phosphorylation des chaînes légères de la myosine (mlc-4). Les GTPases Rho sont des protéines de signalisation régulées par l'action de 3 familles protéiques : les « GTPase-activating proteins » (GAPs), les « Guanine nucléotide exchange factors » (GEFs) et les « Guanine nucléotide dissociation inhibitors » (GDI). Les GTPases Rho contrôlent un large éventail de processus biologiques. Il y a trois GTPases Rho qui contrôlent l'élongation de C. elegans. Notre laboratoire a identifié une quatrième GTPase contrôlant l'élongation, CDC-42 et son régulateur, RGA-7. CDC-42 a été associée à la polymérisation de filaments d'actines dans les évènements de polarisation, de migration et de trafic membranaire (Harris KP. et Ulrich Tepass U., 2010). Nos résultats suggèrent que le gène rga-7 coderait pour trois formes protéiques résultant d'une initiation alternative de la transcription et que ces trois protéines seraient impliquées dans le contrôle de l'élongation. La délétion ok1498 induit un phénotype de létalité embryonnaire ayant une pénétrance variant entre 25 et 30%. Cette létalité est le résultat d'hypercontractions dorsales pendant l'élongation. L'activité catalytique du domaine GAP de rga-7 a révélé une affinité élevée pour la GTPases CDC-42 et faible pour les GTPases RHO-1 et MIG-2. Des analyses d'épistasies suggèrent que rga-7 contrôlerait l'activité de cdc-42 ainsi que de ses effecteurs wsp-1 et mrck-1 au cours de l'élongation. Nous émettons l'hypothèse que rga-7 pourrait contrôler la dynamique du recyclage des jonctions adhérentes (cadhérines) comme son orthologue humain probable PARG1, hypothèse que nous testerons lors d'études subséquentes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : RGA-7, élongation, CDC-42, endocytose, GTPases, signalisation cellulaire, développement embryonnaire, filaments d'actine, jonctions adhérentes.

Chez les Vertébrés, le plan d’organisation du corps est mis en place lors de l’élongation de l’axe antéro-postérieur. L’importance du mésoderme pré-somitique (PSM) dans l’élongation a précédemment été démontrée chez l’embryon de poulet. Il a été proposé qu’un gradient de motilité cellulaire aléatoire, contrôlé par un gradient de morphogène, était nécessaire à l’élongation de l’axe. À ce jour, les interactions entre un profil de signalisation moléculaire bien connu et un mécanisme physique d’élongation restent à explorer. En particulier, plusieurs questions de mécanique doivent être étudiées. Tout d’abord, un gradient de motilité cellulaire peut-il provoquer l’extension du PSM ? Ensuite, la force générée par l’extension du PSM peut-elle être à l’origine de l’élongation de l’axe ? Enfin, comment l’extension du PSM est-elle couplée mécaniquement à l’élongation des autres tissus ? Pour répondre à ces questions, une meilleure description des propriétés mécaniques des tissus embryonnaires est nécessaire. De plus, afin d’estimer la contribution des différents tissus au processus d’élongation, une analyse quantitative de la production de force de ces tissus est essentielle. Dans cette thèse de doctorat, nous présentons le profil des propriétés visco-élastiques du PSM et du tube neural le long de l’axe. Nous démontrons également que des PSM isolés sont capables de s’allonger de manière autonome et nous mesurons leur contribution à la force totale d’élongation. / In vertebrates, the elongation of the anteroposterior axis is a crucial step during embryonic development as it results in the establishment of the basic body plan. A previous study highlighted the importance of the presomitic mesoderm (PSM) in elongation and showed that a gradient of random cell motility along the anteroposterior axis is necessary for proper elongation of the chicken embryo. It was proposed that a gradient of random cell motility, downstream of a morphogen gradient, drives axis extension. To date, the potential interaction between well-established molecular signaling and physical mechanisms involved in axis elongation remains largely unexplored. In particular, several mechanical questions need to be addressed. First, can the cell motility gradient lead to PSM extension? Second, is the force generated by PSM extension capable of promoting axis elongation? Third, how is PSM extension mechanically coupled with the elongation of all embryonic tissues? In order to tackle these questions, a better description of the mechanical properties of the embryonic tissues is required. Moreover, to assess specific tissues' contribution to elongation, a quantitative analysis of their force production is needed. In this Ph.D. thesis, we measure how the viscoelastic properties of both the PSM and the neural tube vary along the anteroposterior axis. We also demonstrate that isolated PSM explants are capable of autonomous elongation and we measure their contribution to the total force production in the embryo.

L'élongation embryonnaire de C. elegans a lieu en deux étapes. La première phase est permise par les contractions d’actomyosine et régulée par les kinases let-502 et pak-1. La seconde dépend des contractions musculaires (après le stade 1,7-fold). La tension fournie par ces contractions permet le recrutement de GIT-1 aux hémidesmosomes, facilitant la poursuite de l’élongation via l’activation de PAK-1 (Nature, 2011). Étonnamment, en l'absence de git-1 ou pak-1, l'élongation se poursuit, nous conduisant à émettre l'hypothèse de voies de régulation parallèles. Un crible ARNi a été réalisé pour rechercher les candidats impliqués. La majorité des candidats interagissant fortement avec git-1 appartenait au complexe dynéine-dynactine. En utilisant des allèles sensibles à la température et des protéines affectant les microtubules, nous avons décrit un rôle de la dynactine indépendant des microtubules dans l'épiderme ainsi que son interaction avec la spectraplakine vab-10 et la spectrine spc-1. / C. elegans embryonic elongation is driven by 2 forces: Actomyosin contractility and Muscle contraction (after 1.7-fold). Actomyosin contraction is regulated by the Rho kinase and the serine/threonine p21 activated kinase pak-1. Tension provided by muscle contraction recruits GIT-1 to hemidesmosomes (HD), which in turn facilitates further elongation by activating proteins such as PAK-1 (Nature 2011). Surprisingly in absence of git-1/pak-1, elongation still continues, which led us to hypothesize parallel pathways. An RNAi screen was performed to get the candidates in the parallel pathway/s. Candidates interacting strongly with git-1 belonged to the Dynein Dynactin complex. By use of temperature sensitive alleles and microtubule severing proteins, we found a microtubule independent role of Dynactin in epidermis and that dynactin functionally interacts with spectraplakin vab-10 and spectrin spc-1, which allows us to portray the role of Dynein Dynactin complex during embryonic elongation.