Chez les vertébrés, les muscles squelettiques du corps sont dérivés de la partie dorsale dessomites, le dermomyotome, structure transitoire mésodermique. Une première étape demyogenèse aboutit à la formation d’un muscle primitif, le myotome primaire, à partir desbordures du dermomyotome : ces cellules constituent les premières fibres musculaires, et formentl’architecture de base du futur muscle. Dans un second temps, une population de progéniteursmusculaires émerge de la région centrale du dermomyotome. Cette population est primordialedans la constitution du muscle. Elle prolifère, et une partie d’entre elle fusionne aux fibresexistantes pour donner les fibres multinucléées adultes. Finalement, une partie des progéniteursmusculaires reste indifférenciée jusqu’à l’âge adulte et compose la population de cellules souchesmusculaires, les cellules satellites. Ainsi, les progéniteurs musculaires contribuent audéveloppement musculaire tout au long du développement embryonnaire et foetal, mais égalementà la myogenèse post-natale avec les cellules satellites.Lors de ma thèse, je me suis intéressé à cette population de progéniteurs musculaires. Deux souspopulationsde progéniteurs musculaires ont précédemment été identifiées dans notre laboratoireau cours de l’embryogénèse précoce de poulet, l’une exprimant le facteur de transcription Pax7,l’autre co-exprimant Pax7 et le facteur de différenciation myogénique précoce Myf5. Face àl’absence de données concernant les progéniteurs musculaires, et à l’importance de cettepopulation pour la myogenèse, j’ai réalisé une étude systématique des progéniteurs musculairestout au long du développement embryonnaire et foetal de deux organismes modèles : le poulet etla souris. J’ai pu montrer que ces deux sous-populations coexistent tout au long dudéveloppement, depuis l’émergence des progéniteurs de la partie centrale du dermomyotome,jusqu’au moment où ces cellules deviennent des cellules satellites à la fin du développementfoetal. De manière très intéressante, j’ai pu montrer qu’au sein des progéniteurs musculaires, lapopulation principale co-exprime Pax7 et Myf5, et prolifère activement, alors que la populationPax7 est mineure et prolifère à un taux moins élevé. Cette dernière entre de manière importanteen quiescence à la fin du développement embryonnaire. Ces caractéristiques sont semblablesentre le poulet et la souris, et montrent que des stratégies cellulaires et moléculaires similairessont conservées au sein des amniotes. / Duringembryonicandfetallife,skeletalmusclegrowthisdependentupontheproliferationandthedifferentiationofapopulationofresidentmuscleprogenitors,fromwhichderivethemusclestemcellsof theadult,thesatellitecells.Underpoorlydefinedextrinsicandintrinsicinfluences,muscleprogenitorsproliferate,differentiateorenteraquiescentstatetobecomereservesatellitecells.Despitetheir primordialrole,surprisinglylittleisknownonthehomeostasisofresidentprogenitorsduringembryogenesis.Preliminarystudiesinchickandmousedescribingthekeyprogenitorpopulationscontributingtomusclegrowthduringembryogenesishaveledtodifferingresultsthatcouldbeduetotechnicalissuesortofundamentaldifferencesbetweenanimalmodels.Toaddressthisquestion,we haveundertakenacomprehensiveanalysisofthestateofdifferentiationandproliferationofmuscleprogenitorcellsfromthetimeoftheiremergencewithinthedermomyotomeuntillatefetallife,whenthey adoptasatellitecell-likepositionunderthebasallamina.Thiswasdonebyimmunostainingagainstkeyplayersofmyogenicdifferentiation,inmuscleschosenfromdifferentregionsofthebodyintwo modelorganisms,thechickandmouse.This studyidentifiedtwoco-existingpopulationsofprogenitorsduringembryonicandfetallifeinboth chickandmouse:aminor,slow-cyclingpoolofundifferentiatedresidentprogenitorswhichexpress Pax7,co-existingwithamajorfast-cyclingpopulationthatco-expressPax7andtheearlymyogenicdifferentiationmarkerMyf5.Wefoundthattheoverallproliferationrateofbothprogenitorsdrasticallydecreasedwithembryonicage,asanincreasinglylargeportionofslowandfast-cyclingprogenitorsenteredquiescenceduringdevelopment.Together,thisdatasuggeststhatthecellularstrategiesthatdrivemusclegrowthduringembryonicand fetallifeareremarkablyconservedinamniotesthroughoutevolution.Theyrelyonthetightregulationofproliferation,entryinquiescence,andmodulationofthecellcycle’slengthforbothoftheco-existingpopulationsofmuscleprogenitorstomaintainthehomeostasisofgrowingmusclesduringdevelopment.

Dans l'embryon de vertébrés l'hématopoïèse se met en place à partir de deux vagues successives de précurseurs hématopoïétiques (PH). Alors que les précurseurs de la première vague, générée dans le Sac Vitellin (SV), présentent des capacités de maintenance et de différenciation réduites, ceux qui sont issus de la seconde présentent toutes les caractéristiques des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Elles sont en effet capables de se différencier dans tous les lignages sanguins et permettent d'assurer, à long terme, la reconstitution hématopoïétique de souris létalement irradiées.<br />Le facteur de transcription GATA-3 est exprimé dans l'embryon au cours des phases de détermination et de génération des CSH. Il n'est jamais exprimé aux stades équivalents dans le SV. GATA-3 pourrait jouer un rôle important dans la génération des CSH et dans l'acquisition des propriétés différentes des précurseurs hématopoïétiques des deux sites.<br />Nous avons développé une démarche expérimentale permettant d'effectuer l'analyse fonctionnelle de gènes présentant une expression différente entre les deux sites de génération des précurseurs hématopoïétiques de l'embryon. Nous avons sélectionné l'électroporation in situ pour perturber l'expression génique au moment de la détermination de ces précurseurs, et la transduction rétrovirale pour cibler les PH au moment de leur génération.<br />Nous avons réalisé l'expression ectopique de GATA-3 dans les PH du SV en utilisant l'infection rétrovirale. Nos résultats montrent que GATA-3 est capable d'amplifier et de maintenir des PH immatures. Des tests effectués en parallèle en effectuant l'expression forcée de GATA-5 (naturellement absent du SV), ou la surexpression GATA-1, nous ont permis de conclure à la spécificité de ces effets. De façon remarquable, GATA-3 est également capable d'amplifier une population répondant à un phénotype de type mésodermique/pré-hématopoïétique.<br />En conclusion, nos résultats montrent que GATA-3 pourrait être impliqué dans les phénomènes liés au maintien du contingent de CSH.

Les macrophages (MΦ) du système nerveux central forment la microglie, qui contrôle son homéostasie. Plusieurs modèles de "fate mapping" ont montré que la microglie provenait du Sac vitellin (SV). Celui-ci produit les MΦ en deux vagues indépendantes. Dans la première, des progéniteurs restreints génèrent des MΦ primitifs, alors que dans la seconde, des progéniteurs érythro-myéloïdes produisent des MΦ définitifs. Les progéniteures primitifs et définitifs ont les mêmes phenotype et voie de différenciation. Leurs spécificités et leurs contributions aux étapes ultérieures du développement sont donc encore incomprises. Nous montrons que l'expression du facteur de transcription Lyl-1 discrimine les populations de MΦ primitifs et définitifs. Les MΦ primitifs Lyl-1+ fournissent la microglie de l'embryon. De plus, l'invalidation de Lyl-1 disruption conduit à une production accrue de MΦ primitive dans le SV précoce, puis à une réduction du contingent microglial à deux stades spécifiques du développement. Lyl-1 est spécifiquement exprimé par la microglie et aucun autre type cellulaire nerveux. Son inactivation conduit à des modifications comportementales typiques de l'anxiété sociale. Nous identifions donc Lyl-1 comme un marqueur des MΦ primitifs du SV qui donnent naissance à la microglie de l'embryon. Nous montrons également que Lyl-1 contrôle l'expansion et la différenciation de la microglie, et est ainsi impliqué dans la régulation des processus du neuro-développement. / Microglia are tissue macrophages (MΦ) of the central nervous system that control tissue homeostasis. Different fate mapping models have shown that microglia originates from the yolk sac (YS). Macrophages production in the YS occurs in two independent waves. In the first, primitive MΦ originate from restricted progenitors, while in the second, definitive MΦ are produced by erythro-myeloid progenitors. Because primitive and definitive MΦ progenitors share the same phenotype and differentiation pathway, their specific features and contribution to further developmental steps are still poorly understood. We here show that the expression of thee transcription factor Lyl-1 discriminates primitive and definitive MΦ populations. YS-derived Lyl-1+ primitive MΦ contribute to embryonic microglia. Moreover, Lyl-1 disruption results in an increased production of primitive MΦ progenitors in the early YS. It also leads to the reduction of the microglia pool at two specific development stages. Lyl-1 is specifically expressed in microglia, but not other brain cells and its inactivation leads to behavioral changes typical for social anxiety disorders. Thus, we identify Lyl-1 as a marker for YS primitive MΦ that will give rise to the entire microglia. We show that Lyl-1 controls microglia expansion and differentiation and is involved in the regulation of neurodevelopmental processes.

Afin d'étudier la formation de l'hétérochromatine dans l’embryon préimplantatoire de souris, je me suis concentrée sur deux régions génétiques différentes - répétitions péricentriques et L1 éléments transposables - dans le but notamment de découvrir les mécanismes qui conduisent à la répression et le rôle distinct qu’ils peuvent jouer pendant le processus de développement et la division cellulaire. Mes expériences montrent que l’organisation spatiale spécifique des domaines péricentriques est essentielle pour leur répression ainsi que pour leur organisation correcte. De plus, mes résultats suggèrent que les défauts d’organisation de l’hétérochromatine conduisent à des défauts de division cellulaire et de prolifération. La seconde partie de ma thèse montre que la réglementation stricte de L1 éléments transposables est nécessaire pour le développement préimplantatoire d'embryons de souris. En outre, représente la première tentative pour élucider la biologie des éléments L1 dans l’embryon précoce de souris par l’utilisation de modificateurs de transcription ciblés spécifiquement. / To study the formation of heterochromatin in mouse preimplantation embryo, I focused on two different genetic regions – pericentric repeats and L1 transposable elements - in order to investigate the mechanisms that lead to their repression and the distinct role that these regions can play during the process of development and cell division. My experiments show that the specific spatial organization of pericentric domains is essential for their repression and for their correct organization. Moreover, my findings suggest that defects in organization of heterochromatin lead to improper cell division and proliferation. The second part of my thesis shows that the tight regulation of L1 transposable elements is required for the preimplantation development of mouse embryos. Additionally, it is the first attempt to elucidate the biology of L1 elements in the early mouse embryo through the use of targeted transcription modifiers.

Les facteurs de transcription SIM1, OTP, POU3F2 et ARNT2 interagissent ensemble en orchestrant le développement complexe de l’hypothalamus, une région du cerveau contenant plusieurs petites populations circonscrites de neurones, dont le noyau paraventriculaire (PVN). Ce noyau est un important centre intégrateur et l’haploinsuffisance du facteur de transcription Sim1, essentiel au développement du PVN, mène à l’hyperphagie autant chez la souris que l’homme. Différentes souris ont été générées par génie génétique afin de nous aider à trouver d’autres gènes essentiels qui participent à cette cascade transcriptionnelle. Premièrement, la partie antérieure de l’hypothalamus a été récoltée chez des embryons (E12.5) de souris qui surexprimaient le gène Pou3f2 sous le promoteur de Otp7. L’analyse transcriptionnelle de cette partie a été comparée avec les embryons (E12.5) wt de la même portée, de sorte qu’il a été possible de constater que différents gènes ont été régulés à la hausse et d’autres à la baisse. Les gènes en question ont été choisis selon leur pertinence au développement de la région d’intérêt, l’hypothalamus, et de trois autres critères : un accroissement de plus de 1.5, une expression minimale dans l’embryon d’au moins 1000 lectures et le rang le plus haut. Cette méthode discriminatoire a permis d’identifier les gènes les plus affectés dont Lgi2, Fezf2, Sema3c, Six6, Sox14, Lmo4, Nwd2 et Nkx2.1. Les gènes régulés à la baisse étaient Six6, Sox14 et Nkx2.1, tandis que tous les autres étaient à la hausse. Afin de confirmer les résultats obtenus, une validation par hybridation in situ a été utilisée sur des tranches d’hypothalamus d’embryons E12.5. Nous avons pu confirmer la surexpression des marqueurs Lgi2, Fezf2, Sema3c, Lmo4 et de Pou3f2 dans le domaine du PVN. La diminution de l’expression des marqueurs Sox14 et Nkx2.1 a pu être détectée dans el domaine basal de l’hypothalamus, ce qui suggère que l’effet d’une surexpression de Pou3f2 dans le domaine du PVN ait un effet cellulaire non autonome. La diminution de l’expression de Six6 dans le domaine basal n’a pas pu être confirmer de façon reproductible. Deuxièmement, il semblerait qu’il y ait une redondance de rôle entre les facteurs de transcription Otp et Sim1, tous les deux agissant en amont de Pou3f2. Afin de comparer leur impact dans le programme transcriptionnel, la technologie CrisPR-cas9 a été utilisée pour faire un KO du 2e exon d’Otp. Nous avons pu confirmer notre modèle de mutation en le comparant aux autres mutants de la littérature par une réduction de l’expression d’OT, d’OTP, d’AVP et de TRH. Troisièmement, les souris hétérozygotes pour Otp et Sim1 seront croisées, de sorte d’obtenir quatre génotypes : wt, Otp+/-, Sim1+/tlz+ et Otp+/-Sim1+/tlz+. Puisqu’une redondance des rôles de Sim1 et Otp est soupçonnée, le phénotype du double mutant devrait présenter une obésité par hyperphagie plus importante que celle des souris hétérozygotes pour le gène Sim1 ou Otp. Les souris sont pesées à partir de la 5e semaine de vie jusqu’à l’âge de 6 mois à une fréquence d’une fois par semaine. L’apport calorique est également mesuré une fois par semaine sur période de 24h. La double mutation (Otp+/-Sim1+/tlz+) chez les souris mâles causait un phénotype d’obésité plus important que la singularité des mutations, mais ce n’était pas le cas chez les souris femelles. Les souris portant la mutation d’Otp étaient tout de même plus obèses que les souris sauvages pour les deux sexes. Plus de souris seront nécessaire pour déterminer si un apport calorique sans changement au niveau des dépenses énergétiques est la cause de ce gain pondéral. / The transcription factors SIM1, OTP and POU3F2 interact together to orchestrate the complex development of the hypothalamus, a region of the brain containing several small, circumscribed populations of neurons, including the paraventricular nucleus (PVN). This nucleus is an important integrating center, and the haploinsufficiency of the transcription factor Sim1, essential for the development of PVN, leads to overeating in both mice and humans. Different mice have been genetically engineered to help us find other essential genes that participate in this transcriptional cascade. Firstly, the anterior part of the hypothalamus was collected from mice embryos (E12.5) which overexpressed the Pou3f2 gene under the OTP7 promotor. The transcriptional analysis was compared to wt embryos from the same litter to see the different upregulated and downregulated genes. These genes were chosen according to their relevance to the development of the anterior hypothalamus. Three criteria were used to discriminate genes from one another: 1) an increase of more than 1.5, 2) a minimal expression in the embryo (E12.5) of at least 1000 reads and 3) the highest rank. This discriminatory method allowed us to identify the genes Lgi2, Fezf2, Sema3c, Six6, Sox14, Lmo4, Nwd2, Nkx2.1. To have a visuospatial idea of these affected genes, the validation of these results was done by in situ hybridization on E12.5 embryo hypothalamus. We have been able to see an overexpression in the PVN domain for the Lgi2, Fezf2, Sema3c, Lmo4 and Pou3f2 markers. The reduction of expression for Sox14 and Nkx2.1 markers were visible in the basal domain of the hypothalamus, which suggest a non cell autonomous effect of Pou3f2 being overexpressed. The reduction of Six6 couldn’t be consistently visible with repetition. Secondly, a redundant role of OTP and SIM1 seems to occur in the development of the hypothalamus. We created a KO line of the Otp gene by deleting the second exon with CrispR-cas9 and characterized it. We then compared it to the Sim1+/tlz+ line that we already generated in the lab. We were able to confirm our mutation model by seeing a reduction in the expression of crucial markers such as OT, OTP, AVP and TRH. Thirdly, we crossed Otp+/- with Sim1+/tlz+ mice to obtain four different genotypes: wt, Otp+/-, Sim1+/tlz+ and Otp+/- Sim1+/tlz+. Since a redundant aspect has been observed for SIM1 and OTP transcription factors, we were wondering if the obesity phenotype would be worsened by carrying both mutation or not. These mice were weighted every week from 5-week-old up to 6 months old. Food intake has also been measured since the obesity has been reported to be caused by hyperphagia in Sim1 mutant mice. The male mice carrying the double mutation (Otp+/-Sim1+/tlz+) showed a more important weight gain than only Sim1+/tlz+ or Otp+/- mutants, but it was not the case for the female mice. The mice carrying the Otp mutation still got a more important weight gain than the wt mice (females and males). More mice would be necessary to determine if this weight gain is caused by hyperphagia only or if unbalance energy cost is part of the cause.