No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

The overall aim of the experiments presented in this thesis is to investigate the onset and regulation of mRNA splicing in early mammalian development. To investigate splicing efficiency in single mouse embryos, we have constructed splicing probes that exploit the properties of fluorescent proteins. A DsRed Express-intron-EGFP construct would report splicing by the expression of the fusion DsRed-EGFP protein, when injected in mouse embryos. In the absence of splicing the vector yields only DsRed. The ability of the probe to monitor splicing was confirmed by compromising the Ul small nuclear ribonucleoprotein or by mutation of the intron's 5' splice site. Furthermore, I show that inhibiting Ul-mediated splicing at the onset of development inhibits development beyond the 2-cell stage. Following the characterization of the splicing probe, the development of nuclear speckles was investigated during early mouse development by determining the nuclear localisation of the splicing factor SC35. These experiments showed a developmental change in nuclear organisation during oocyte maturation and through embryo development. We could also show that splicing takes place as early as the 1 -cell stage embryos in the absence of nuclear speckles. Finally, the role of an SR protein, SRp38, was also investigated. SRp38 has been reported to be a potent splicing inhibitor when dephosphorylated in mitotic cells or under heat stress. SRp38 was present during all stages of the early mouse development. Oocytes and embryos were found to be sensitive to the levels of SRp38. Expression of SRp38-EGFP or depletion of SRp38 using morpholinos caused an arrest of oocytes at the GV stage and embryos at the 2-cell stage. The splicing reporter was used to reveal that these effects were independent of splicing suggesting a novel role for SRp38 in cell biology. These studies provide a novel approach to monitoring splicing activity in single living cells and that splicing activity is necessary for the onset of early mammalian development.

Η προεμφυτευτική γενετική διάγνωση (PGD) είναι ένα σύνολο τεχνικών οι οποίες εισήχθηκαν σχετικά πρόσφατα στο χώρο των τεχνικών υποβοηθούμενης αναπαραγωγής με στόχο την διάγνωση γενετικών και χρωμοσωμικών ανωμαλιών σε προέμβρυα στα οποία η παρουσία χρωμοσωμικών ανευπλοειδιών είναι υπευθυνη για αποτυχία εμφύτευσης, αποτυχία ολοκλήρωσης της κύησης ή γέννηση παιδιού με διανοητική ή σωματική ασθένεια. Ο συγκριτικός γονιδιωματικός υβριδισμός (CGH) είναι μια τεχνική η οποία αναλύει πλήρως την αριθμητική χρωμοσωμική σύσταση κυττάρων και πρόσφατα έχει αναπτυχθεί στο χώρο των τεχνικών προεμφυτευτικής γενετικής διάγνωσης με σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τον φθορίζοντα υβριδισμό in situ (FISH) που είναι η πιο διαδεδομένη τεχνική ανίχνευσης χρωμοσωμικών ανευπλοειδιών επί του παρόντος. Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε και τυποποιήθηκε η μεθοδολογία της CGH έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αξιόπιστα για τους σκοπούς της προεμφυτευτικής χρωμοσωμικής διάγνωσης. Αρχικά για την τυποποίηση των σταδίων της μεθοδολογίας χρησιμοποιήθηκαν γνωστά δείγματα φυσιολογικού λεμφοκυτταρικού DNA , ΧΧ και ΧΥ καθώς και δείγματα λεμφοκυτταρικού DNA με γνωστές ανευπλοειδίες (18+,ΧΥ) και (9p+,XY). Μετά τον καθορισμό των διαφόρων πειραματικών παραμέτρων προχωρήσαμε στη χρωμοσωμική ανάλυση βλαστομεριδιακού DNA που αποτελεί και το στόχο της εργασίας η οποία έδειξε με ακρίβεια το φύλο του εμβρύου και τον αριθμό των χρωμοσωμάτων που είχαν ελεγχθεί με τεχνικές PCR και FISH. Παράλληλα τυποποιήθηκε και η μεθοδολογία απομόνωσης των βλαστομεριδίων από τα διαθέσιμα προέμβρυα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων CGH έδειξαν ότι η τεχνική αν και ιδιαίτερα σύνθετη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον αριθμητικό προσδιορισμό όλων των χρωμοσωμάτων ενός βλαστομεριδίου και επομένως να συμβάλει ουσιαστικά στην μελέτη της χρωμοσωμικής σύστασης των προεμβρύων που προκύπτουν με τεχνικές υποβοηθούμενης αναπαραγωγής. / -

Οι πρωτεογλυκάνες και οι αλυσίδες γλυκοζαμινογλυκανών τους αλληλεπιδρούν με αυξητικούς παράγοντες, διαμεμβρανικούς υποδοχείς όπως οι ιντεγκρίνες, ένζυμα, αναστολείς πρωτεασών και με άλλα μόρια της εξωκυττάριας ύλης όπως η ινονεκτίνη, η λαμινίνη και η tenascin. Στην παρούσα διατριβή μελετήσαμε τη χωροχρονική κατανομή των πρωτεογλυκανών versican και CD44 με τη μέθοδο της RT-PCR και του ανοσοφθορισμού από το στάδιο ΧΙ-ΧΙΙ (μορίδιο) έως το στάδιο ΗΗ16+ (28-29 ζεύγη σωμιτών) και τον ρόλο της versican και της CD44 με τη χρήση μονοκλωνικών αντισωμάτων έναντι αυτών κατά την ανάπτυξη του πρώιμου εμβρύου. Η versican είναι πρωτεογλυκάνη θειικής χονδροϊτίνης και αλληλεπιδρά με αυξητικούς παράγοντες, με διάφορες πρωτεΐνες της εξωκυττάριας ύλης και με διαμεμβρανικούς υποδοχείς όπως η CD44. Τα αποτελέσματα της RT-PCR έδειξαν ότι το mRNA της versican εκφράζεται σε όλα τα αναπτυξιακά στάδια που μελετήσαμε. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα προϊόντα εναλλακτικής ωρίμανσης της versican που ανιχνεύσαμε ακόμα και στο στάδιο του μοριδίου και που η έκφρασή τους ρυθμίζεται αναπτυξιακά. Η παρουσία του mRNA της versican σε υψηλά επίπεδα στο στάδιο του μοριδίου (ΧΙ-ΧΙΙ) υποδεικνύει ότι το mRNA της versican είναι ωογενετικής προέλευσης στο στάδιο αυτό. Τα πειράματα μας του ανοσοφθορισμού έδειξαν ότι η versican πρωτεΐνη ανιχνεύεται στο στάδιο του μοριδίου και εκφράζεται έντονα στην επιβλάστη και στην υποβλάστη στο στάδιο του προχωρημένου βλαστιδίου (στάδιο ΧΙΙΙ). Στο στάδιο ΗΗ3+ (ενδιάμεσο γαστρίδιο / intermediate streak) παρατηρήσαμε μεγάλη ένταση φθορισμού στα κύτταρα που μεταναστεύουν μέσα από την πρωτογενή αύλακα και στα μεσεγχυματικά κύτταρα που θα σχηματίσουν το μεσόδερμα και το ενδόδερμα. Στο στάδιο ΗΗ4 (προχωρημένο γαστρίδιο / definitive streak) ένταση φθορισμού της versican ανιχνεύθηκε κύτταρα που μεταναστεύουν μέσα από την πρωτογενή αύλακα καθώς και στα κύτταρα που έχουν αρχίσει να σχηματίζουν το μεσόδερμα και το ενδόδερμα. Στο στάδιο που το έμβρυο έχει σχηματίσει 4 ζεύγη σωμιτών (στάδιο ΗΗ8), ανιχνεύσαμε υψηλή ένταση φθορισμού της versican στη νευρική πλάκα και στις νευρικές πτυχές καθώς ανασηκώνονται να σχηματίσουν το νευρικό σωλήνα. Στο στάδιο ΗΗ12 (16 ζεύγη σωμιτών), ισχυρή ένταση φθορισμού της versican ανιχνεύσαμε στο νευρικό σωλήνα, στο γειτονικό του εξώδερμα, στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας (neural crest), στα κύτταρα του σωμίτη, στο μεσονέφρο και στο γειτονικό του πλάγιο μεσόδερμα που θα σχηματίσει τους μεσονεφρικούς σωληνίσκους. Αργότερα στην ανάπτυξη, ισχυρή ένταση φθορισμού της versican ανιχνεύσαμε επίσης στο διεγκέφαλο, στον οπτικό μίσχο, στο μεσεγκέφαλο, στο μυελεγκέφαλο, στα τοιχώματα του φάρυγγα και της ραχιαίας αορτής, στο ραχιαίο μεσοκάρδιο, στο μυοκάρδιο και στο ενδοκάρδιο, στο μυοτόμο και σκληροτόμο στους σωμίτες, στα τοιχώματα του εντέρου, καθώς και στην εξωκυττάρια ύλη των εμβρυϊκών κοιλοτήτων. Πειράματα σε έμβρυα που εκτέθηκαν στο αντίσωμα έναντι της versican σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης από το μορίδιο ως το προχωρημένο γαστρίδιο έδειξαν ότι η versican πιθανόν να συμμετέχει στα μονοπάτια σηματοδότησης που καθοδηγούν τη μετανάστευση των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας, στο μοριακό δίκτυο για το σχηματισμό του νευρικού σωλήνα, στον καθορισμό ή / και στη διαμερισματοποίηση των προκαρδιακών κυττάρων κατά το σχηματισμό της καρδιάς και στη διατήρηση της αρχιτεκτονικής των εμβρυϊκών κοιλοτήτων. Η CD44 είναι πρωτεογλυκάνη της κυτταρικής επιφάνειας και είναι ο κύριος υποδοχέας του υαλουρονικού. Ανιχνεύσαμε τη CD44 πρωτεΐνη ακόμα και στο στάδιο του μοριδίου. Η παρουσία του mRNA της CD44 σε υψηλά επίπεδα στο στάδιο του μοριδίου μπορεί να δείχνει ότι το mRNA είναι ωογενετικής προέλευσης. Με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού ανιχνεύσαμε έντονο φθορισμό της CD44 στα κύτταρα της επιβλάστης και ειδικότερα σε αυτά που γειτονεύουν με το βλαστόκοιλο και στην υποβλάστη στο στάδιο του προχωρημένου βλαστίδιου (ΧΙΙΙ), ενώ στο στάδιο ΗΗ3+ καθώς συνεχίζονται οι μορφογενετικές κινήσεις της γαστριδίωσης, η CD44 παρουσιάζει ισχυρή ένταση φθορισμού στα κύτταρα της επιβλάστης ,στα μεσεγχυματικά κύτταρα και στα κύτταρα του ενδοδέρματος. Στο στάδιο ΗΗ8 (4 ζεύγη σωμίτες), ανιχνεύσαμε ένταση φθορισμού της CD44 στη νευρική πλάκα και στις νευρικές πτυχές με πρότυπο έκφρασης παρόμοιο με αυτό της έκφρασης της versican. Αργότερα στην ανάπτυξη, στο στάδιο ΗΗ16+ (28-29 ζεύγη σωμιτών) ανιχνεύσαμε ισχυρή ένταση φθορισμού της CD44 ανιχνεύθηκε στα τοιχώματα του διεγκεφάλου, του μεσεγκεφάλου και του νευρικού σωλήνα, στα τοιχώματα του φάρυγγα, στις ραχιαίες και κοιλιακές αορτές, στα αορτικά τόξα, στη νωτοχορδή, στην εξωκυττάρια ύλη στην κοιλότητα του μεσεγκεφάλου και στην κοιλότητα του φάρυγγα, στο ακουστικό κυστίδιο και στην κοιλότητα του ακουστικού κυστιδίου και στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας που μεταναστεύουν προς το ακουστικό κυστίδιο. Υψηλή ένταση φθορισμού της CD44 ανιχνεύσαμε επίσης στο σκληροτόμο και στο μυοτόμο στους σωμίτες, στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας, στο ήπαρ, στο μυοκάρδιο, στο ενδοκάρδιο, στον αγωγό φλέβας και στο μεσονέφρο. Έμβρυα που εκτέθηκαν στο αντίσωμα έναντι της CD44 σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης από το μορίδιο ως το πρώιμο νευρίδιο έδειξαν το σημαντικό ρόλο της CD44 στην μορφογένεση του εγκεφάλου, στη διατήρηση της αρχιτεκτονικής της κοιλότητας του εγκεφάλου και των άλλων εμβρυϊκών κοιλοτήτων, στην μετανάστευση των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας, στον σχηματισμό της καρδιάς και του αγγειακού συστήματος και στη μορφογένεση των σωμιτών. Τα αποτελέσματα μας έδειξαν τη συνεργιστική δράση των CD44 και versican κατά την ανάπτυξη του πρώιμου εμβρύου. / Proteoglycans and their associated glycosaminoglycans can bind growth factors, integrin and non-integrin cell surface molecules, enzymes, protease inhibitors and other extracellular matrix components including fibronectin, laminin and tenascin. We studied the expression and spatiotemporal distribution of versican and CD44 by RT-PCR and immunofluorescence in the chick embryo from the morula stage (stage XI-XII) to early organogenesis (stage HH16+, 28-29 somites). We also studied the versican and CD44 role by using blocking antibodies in the early chick embryo. Versican is a chondroitin sulfate proteoglycan that binds growth factors and interacts with various extracellular matrix proteins and cell surface molecules including the CD44. Combined RT-PCR and immunohistochemistry demonstrated the expression of versican as early as the morula stage. Interestingly, we detected splice variants of versican at the morula stage, and their expression was developmentally regulated. The presence of versican mRNA at the morula stage may indicate that it is of oogenetic origin. Versican fluorescence was strong in the epiblast and the hypoblast at the late blastula stage (XIII). At stage HH3+ (intermediate streak), versican expression was intense in the cells ingressing through the primitive streak and the migrating mesenchymal cells which will form the mesoderm and endoderm. By the definitive streak stage (HH4), versican fluorescence was intense in the cells ingressing through the primitive streak and in the mesenchymal cells that have already started to form the mesoderm and endoderm. At stage HH8 (4 somite pairs), versican expression was strong in the neural plate, the elevated neural folds and the ectoderm neighboring the neural folds. At stage HH12 (16 somite pairs), versican fluorescence was intense in the neural tube and its adjacent ectoderm, the neural crest cells, the somite and in the mesonephros and in the adjacent lateral mesoderm that will form the mesonephric tubules. Later in development, versican fluorescence was intense in the diencephalon, the optic stalk, mesencephalon, myelencephalon. Versican fluorescence was also intense in the dorsal mesocardium, myocardium and endocardium, dorsal aorta and aortic arches, in the myotome and sclerotome in somites, gut and in the extracellular matrix of embryonic cavities. Inhibition of the function of versican by blocking antibodies showed that versican is crucial for the neural tube closure, neural crest migration, formation of the heart tube, for the architecture of embryonic cavities and consequently tissue and organ morphogenesis. CD44 is a transmembrane part-time proteoglycan and the main receptor for hyaluronan. We detected CD44 protein even at the morula stage. The presence of high levels of CD44 mRNA at the morula stage indicated that this is an oogenetic mRNA. CD44 fluorescence was strong in the epiblast cells, especially those neighboring the blastocoele, and in the hypoblast at the late blastula stage (XIII). At stage HH3+, during gastrulation, CD44 was expressed strongly in the epiblast cells, in mesenchymal cells and in endoderm cells. At stage HH8 (4 somite pairs), strong CD44 expression was detected in the neural plate and neural folds and their adjacent ectoderm and this expression pattern was similar to that of versican. Later in development, CD44 expression was intense in the diencephalon, optic stalks, mesencephalon, myelencephalon, metencephalon, auditory vesicles and the neural crest cells migrating towards the auditory vesicle and the neural tube. CD44 fluorescence was also intense in the dorsal mesocardium, myocardium, endocardium, aortae and aortic arches, sclerotome and myotome in somites, mesonephros, liver, gut and in the migrating neural crest cells that will form the sympathetic and enteric ganglia. Inhibition of CD44 function by blocking antibodies showed that CD44 is crucial for the architecture of the embryonic cavities such as the brain lumen, neural tube closure, neural crest cell migration, cardiac and cardiovascular formation and somite morphogenesis. Our results showed a synergistic role of CD44 and versican during the development of the early embryo.

Ο μεταγραφικός παράγοντας COUP-TF είναι ένας ορφανός πυρηνικός υποδοχέας, ο οποίος είναι πολύ σημαντικός κατά την εμβρυική ανάπτυξη. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε η μελέτη του φυσιολογικού ρόλου του COUP-TFII των θηλαστικών κατά την αναγέννηση του σκελετικού μυός, χρησιμοποιώντας ως μοντέλο διαφοροποίησης τη μυοβλαστική σειρά ποντικού C2C12, που προέρχεται από ενήλικα βλαστικά κύτταρα του ίδιου μυός. Ο mCOUP-TFII εμπλέκεται στη ρύθμιση της ανάπτυξης του καρδιαγγειακού συστήματος, της μυογένεσης και άλλων αναπτυξιακών διαδικασιών. Έχει δειχθεί ότι αναστέλλει τη διαφοροποίηση των μυοβλαστών C2C12 σε μυοσωλήνες, κυρίως μέσω καταστολής της έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων μυογένεσης MyoD και Myogenin. Επίσης, η έκφρασή του στους μυοβλάστες C2C12 καταστέλλεται με την έναρξη της διαφοροποίησης. Αδημοσίευτα αποτελέσματα του εργαστηρίου μας, έχουν δείξει ότι μέσω εναλλακτικού ματίσματος στο mRNA του PlCOUP-TF του αχινού προκύπτουν δύο ισομορφές του υποδοχέα που διαφέρουν ως προς ένα εξώνιο 21 αμινοξέων στην DBD. H μικρή ισομορφή είναι λειτουργικός μεταγραφικός παράγοντας και δρα ως ομοδιμερές, ενώ η μεγάλη ισομορφή και τα ετεροδιμερή των δυο ισομορφών εμφανίζουν αδυναμία πρόσδεσης στο DNA. Με αυτόν τον τρόπο, η μεγάλη ισομορφή ρυθμίζει την ποσότητα του λειτουργικού μεταγραφικού παράγοντα, δρώντας ως επικρατής κατασταλτική πρωτεΐνη. Αρχικά, μελετήθηκαν οι ιδιότητες πρόσδεσης του mCOUP-TFII και η δυνατότητα σχηματισμού ετεροδιμερών με τη μεγάλη ισομορφή του PlCOUP-TF (L.I.) μέσω δοκιμής in vitro πρόσδεσης (EMSA), δεδομένης της ικανότητας ετεροδιμερισμού του hCOUP-TFI με την ομόλογη πρωτεΐνη του αχινού. Βρέθηκε ότι ο mCOUP-TFII δύναται να προσδεθεί στο στοιχείο απόκρισης C1R με τη μορφή ομοδιμερών και έχει ικανότητα ετεροδιμερισμού με τη PlCOUP-TF L.I. Τα ομοδιμερή του mCOUP-TFII εμφάνιζαν μειούμενη πρόσδεση στο DNA, όσο αυξανόταν ο λόγος PlCOUP-TF L.I./mCOUP-TFII. Ο απώτερος στόχος της έρευνας ήταν η μελέτη του ρόλου του mCOUP-TFII στη μυϊκή διαφοροποίηση, μέσω της υπερέκφρασης της επικρατούς κατασταλτικής PlCOUP-TF L.I. σε καλλιέργειες κυττάρων C2C12. Η αρχική μας υπόθεση ήταν ότι η PlCOUP-TF L.I. δύναται να δράσει ως επικρατής κατασταλτική ισομορφή του mCOUP-TFII, μέσω σχηματισμού μη λειτουργικού ετεροδιμερούς μαζί του. Σε αυτή την περίπτωση, θα αναμενόταν η PlCOUP-TF L.I. να καταστείλει τη δράση του ενδογενούς mCOUP-TFII των κυττάρων C2C12, με αποτέλεσμα την επαγωγή της διαφοροποίησης των μυοβλαστών. Αντιθέτως, η υπερέκφραση του mCOUP-TFII, θα αναμενόταν να συντελέσει στη διατήρηση της αδιαφοροποίητης κατάστασης των μυοβλαστών. Δεν παρατηρήθηκε διαφορά στις δράσεις των δυο COUP-TFs, ωστόσο, από τα πειράματα αυτά δεν μπορεί να εξαχθεί κάποιο ασφαλές συμπέρασμα αναφορικά με το ρόλο του mCOUP-TFII στη διαφοροποίηση των μυοβλαστών και τη δυνατότητα in vivo αλληλεπίδρασης μεταξύ των δυο υποδοχέων. / The transcription factor COUP-TF is an orphan nuclear receptor, which is very important during embryonic development. In the present dissertation, we attempted to study the physiological role of mammalian COUP-TFII during skeletal muscle regeneration, by use of the myoblast cell line C2C12, which originates from adult stem cells of skeletal muscle, as a model system of cell differentiation. mCOUP-TFII is involved in the regulation of cardiovascular system development, myogenesis and other developmental processes. It has been shown to inhibit the differentiation of C2C12 myoblasts to myotubes, mainly through suppression of the myogenic regulatory factors MyoD and Myogenin gene expression. Moreover, its expression in C2C12 myoblasts is suppressed at the onset of differentiation. Alternative splicing of the sea urchin PlCOUP-TF mRNA results in two isoforms, which differ by a 21 aa insertion in the DBD (unpublished data). The small isoform is a functional transcription factor that acts as a homodimer, while the large isoform and the heterodimers of the two isoforms fail to bind DNA. In this way, the large isoform regulates quantitatively the functional transcription factor, acting as dominant negative protein. Initially, by using in vitro binding assays (EMSA), we studied the binding properties of mCOUP-TFII and the possibility of forming heterodimers with the large isoform of PlCOUP-TF (L.I.), provided that hCOUP-TFI has been reported to be able to heterodimerize with the sea urchin homologue. We found that mCOUP-TFII is capable of binding the C1R response element as a homodimer and of forming heterodimers with PlCOUP-TF L.I. The binding of mCOUP-TFII homodimers has been shown to reduce as the ratio PlCOUP-TF L.I./mCOUP-TFII increases. The ultimate goal of this research, was the study of the role of mCOUP-TFII in muscle differentiation via overexpression of the dominant negative PlCOUP-TF L.I. in C2C12 cell cultures. Our initial assumption was that PlCOUP-TF L.I. is capable of acting as a dominant negative isoform of mCOUP-TFII, by forming non functional heterodimers with it. In this case, PlCOUP-TF L.I. would be expected to suppress the action of endogenous mCOUP-TFII in C2C12 cells. In contrast, overexpression of mCOUP-TFII would be expected to contribute to the maintenance of myoblasts in an undifferentiated state. We did not observe any difference in the actions of the two COUP-TFs, however, we cannot report any result regarding either the role of mCOUP-TFII in myoblast differentiation or the ability of in vivo interaction between these receptors.

Η ανάπτυξη του εμβρύου καθορίζεται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κυττάρων και εξωκυττάριας ύλης. Στην εξωκυττάρια ύλη περιέχονται πρωτεογλυκάνες, εκ των οποίων οι perlecan και aggrecan είναι από τις πρώτες που εκφράζονται στο πρώιμο έμβρυο. Μελετήσαμε τη χωρο-χρονική κατανομή των perlecan και aggrecan με RT-PCR, ανοσοφθορισμό και ανοσοκατακρήμνιση από το στάδιο Χ (μορίδιο) έως το στάδιο ΗΗ17 (29-32 σωμίτες) στο πρώιμο έμβρυο όρνιθας. Επιπρόσθετα, μελετήσαμε το ρόλο των perlecan και aggrecan με τη χρήση μονοκλωνικών αντισωμάτων έναντι αυτών κατά την ανάπτυξη του πρώιμου εμβρύου.Η perlecan πρωτο-ανιχνεύτηκε στο στάδιο του μοριδίου (στάδιο Χ) μόλις πριν τη συναρμολόγηση της πρώτης βασικής μεμβράνης που σχηματίζεται στο πρώιμο έμβρυο. Το πρότυπο κατανομής των μορίων αυτών σε διαφορετικούς κυτταρικούς πληθυσμούς ρυθμίζεται αναπτυξιακά. Η perlecan πρωτο-ανιχνεύτηκε στο στάδιο του μοριδίου (στάδιο Χ) μόλις πριν τη συναρμολόγηση της πρώτης βασικής μεμβράνης που σχηματίζεται στο πρώιμο έμβρυο. Εξαιρετικά μεγάλη ένταση φθορισμού για την perlecan επέδειξαν οι βασικές μεμβράνες/ εξωκυττάρια ύλη του νευροεπιθηλίου και μεσεγχυματικών ιστών κατά την επιθηλιοποιησή τους και επίσης τα κύτταρα κατά τη γαστριδίωση και τα κύτταρα των νευρικών κρηπίδων. Όταν αναστείλαμε τη δράσης της με ειδικά αντισώματα έναντι αυτής παρατηρήσαμε φθορά των βασικών μεμβρανών.Ο ρόλος της perlecan φαίνεται να είναι σημαντικός στη δόμηση βασικών μεμβρανών, στην επιθηλιοποίηση ιστών και στη διαθεσιμότητα αυξητικών παραγόντων. Ανιχνεύσαμε την aggrecan για πρώτη φορά στο στάδιο του βλαστιδίου (στάδιο ΧΙΙΙ) και η παρουσία της φαίνεται να είναι καθοριστικής σημασίας στη δημιουργία του βλαστόκοιλου, της πρώτης εμβρυϊκής κοιλότητας στο στάδιο αυτό. Ένταση φθορισμού για την aggrecan στην αναπτυσσόμενης καρδιάς καθώς και στα κύτταρα των νευρικών κρηπίδων που μεταaναστεύουν. Η αναστολή της δράσης της aggrecan προκάλεσε ανωμαλίες στην αρχιτεκτονική των ιστών και τη φυσιολογική μορφογένεση του εγκεφάλου, της καρδιάς, της ραχιαίας αορτής και της νωτοχορδής. Ο ρόλος της aggrecan σε συνεργισμό με την συνδετική πρωτεΐνη και το υαλουρονικό οξύ φαίνεται να είναι σημαντικός στη δημιουργία και τη διατήρηση της αρχιτεκτονικής των εμβρυϊκών κοιλοτήτων και στη δημιουργία διόδων για την μετανάστευση κυττάρων και την οργανογένεση. / The development of the embryo is determined by specific interactions between cells and components of the extracellular matrix. The extracellular matrix of the embryo is exuberantly rich in proteoglycans, the primary and earliest expressed ones being perlecan and aggrecan. We studied the spatio-temporal distribution of perlecan and aggrecan by RT-PCR, immunofluore-scence and immunoprecipitation in the early chick embryo from the blastoderm at stage X (morula) to stage HH17 (29-32 somites). In addition, we studied the functional importance of perlecan and aggrecan in the early chick embryo by using blocking antibodies. The distribution pattern of these molecules in different cell populations was developmentally regurated. Perlecan was first detectable at the morula stage just before the assembly of the first basement membrane. Perlecan fluorescence was intense in the basement membranes/ extracellular matrix of the neuroepithelium and mesenchematic tissues during their epithelialization and also in migrating cells at gastrula stage and in the neural crest cells. Lack of functional perlecan caused damaged basement membranes. The role of perlecan seemw to be important in the formation of basement membrane, in the epithelialization of tissues and in availability of growth factors.Aggrecan was first detectable at the blastula stage (stage XIII) and its presence may be important for the formation of blastocoel, the first embryonic cavity at this stage. In the developing heart, aggrecan fluorescence was intense and also in the migrating neural crest cells.Lack of functional aggrecan interfered with tissue architecture during normal morphogenesis of the brain, notochord, heart tube and dorsal aorta. The role of aggrecan in concert with link protein and hyaluronic acid is fundamental for the formation and maintenance of embryonic cavities and for determination of passages during migration of cells and organogenesis.

L'une des caractéristiques les plus frappantes des animaux multicellulaires, aussi appelés les métazoaires, est leur étonnante diversité morphologique. Des études de type phylogénétique ont permis de mettre en relation cette abondance et cette variété observées au sein des formes de vie animale avec des différences au niveau de processus moléculaires, cellulaires, tissulaires et organiques. Parmi ces différences, celle affectant les programmes de développement apparaît comme un aspect clé de la diversité des métazoaires. Les programmes de développement reposent entre autres sur la mise en œuvre de communications entre cellules, ou entre milieu environnant et cellules, et ces communications sont assurées au niveau moléculaire par le déploiement de cascades d'activités protéiques nommées les voies de signalisation. Une des voies de signalisation essentielles au cours du développement de nombreux métazoaires est la voie de l'acide rétinoïque (AR). Le fonctionnement et les rôles de cette voie pendant le développement animal ont fait l'objet de nombreuses recherches, ces travaux ayant aboutis à des découvertes majeures. Néanmoins des analyses supplémentaires restent requises afin de mieux comprendre l'histoire évolutive de cette voie, du métabolisme de l'AR à la transmission de son signal, en passant par l'identification de ses gènes cibles, ses interactions avec d'autres voies de signalisation, et ses fonctions au cours du développement, le tout au sein du règne animal. Dans ce contexte, étudier cette voie chez un métazoaire tel que le céphalochordate amphioxus, qui possède une voie de signalisation de l'AR équivalente à celle des vertébrés, mais avec une redondance moléculaire moindre, représente une étape importante pour identifier l’architecture et les fonctions ancestrales de cette voie parmi les chordés.Chez l’amphioxus, la voie de signalisation de l'AR est étudiée depuis plus de 20 ans, mais peu de choses sont encore connues sur la régulation de la biodisponibilité de l'AR pendant le développement et sur la nature de ses gènes cibles et du réseau régulateur qu’ils définissent. Le but de mon travail de thèse a par conséquent été d’étudier ces deux aspects fondamentaux de la voie de signalisation de l'AR chez l'amphioxus. Au cours de mon projet de recherche, j’ai utilisé comme modèle d’étude l'amphioxus européen, Branchiostoma lanceolatum, pour lequel j’ai également mis en œuvre de nombreuses améliorations du système de culture ainsi que développer des techniques d’analyses in vivo, comme la microinjection d'ARNm dans des œufs. / One of the most striking features of multicellular animals, the metazoans, is their amazing morphological diversity. Even though phylogenetic research has made remarkable progress towards revealing how the abundance and variety of animal life forms relates on the molecular, cellular, tissue, and organismal level, the alteration of developmental programs has been revealed as a key aspect in this process. During development, a rather limited number of signaling pathways has been shown to be instrumental for generating metazoan diversity. The retinoic acid (RA) signaling pathway is one of these instrumental signaling cascades. A significant amount of time and work has been used to characterize the functions and roles of RA signaling during development, although further work is required to better understand the evolutionary history of the RA signaling network, from metabolism to signal transduction passing by the interactions with other signaling cascades and its developmental functions and how they evolve with time. In this context, model organisms with representative, vertebrate-like RA signaling cascades, such as the cephalochordate amphioxus, will be an important case-study in order to identify the blueprint of an ancestral RA network.The amphioxus RA signaling pathway was initially studied about 20 years ago, even though not much is known about the bioavailability of RA during development. Moreover, the target genes of the RA signaling pathway and their hierarchical relationship during amphioxus development represent an interesting open question. Therefore, this work aimed at providing a detailed description of two fundamental aspects of the RA signaling pathway during amphioxus development: (1) the regulation of the bioavailability of RA in the developing embryo and (2) the target genes under the control of the RA signaling pathway together with their hierarchical regulatory relationship. To address these questions, the European amphioxus, Branchiostoma lanceolatum, was used as a model system.During my research project, not only these questions were fundamental, but also the implementation of amphioxus as a reliable model system and thus the establishment of multiple aquaculture improvements as well as in vivo techniques, such as the microinjection of mRNAs into amphioxus eggs. Furthermore, to characterize the bioavailability of RA during development of amphioxus, I focused on the study of the enzymes that mediate the catabolism of RA endogenously, the CYP26 subfamily proteins. I thus described the evolutionary diversification of CYP26 genes in deuterostomes as well as their expression, their function and the mechanisms that govern the feedback loop controlled directly by RA during amphioxus development.Additionally, to shed light on the target genes under the control of the RA signaling pathway during amphioxus development, I combined pharmacological treatments using retinoid-specific drugs with two different techniques of high throughput sequencing: RNAseq, that revealed the entire RNA profile and thus the genes being expressed at a given moment in time, and ATACseq (assay for transposase-accessible chromatin) that provided a global overview of accessible regions of the chromatin (i.e. open chromatin regions). By combining the data obtained by these techniques, I revealed a new set of genes that are under the control of the RA signaling pathway as well as new potential regulatory loops driving RAR-mediated expression. Moreover, I established a framework to characterize gene hierarchies during development that can be widely applied to other signaling pathways and organisms.