Chez les vertébrés, le système excréteur se développe de manière séquentielle sous la forme de trois types de reins différents : le pro-, le méso- et le métanéphros. Le pronéphros des embryons de xénope et de poisson zèbre se développe rapidement et présente une structure simple formée d’un unique néphron, ce qui en fait un excellent modèle d’étude de la néphrogenèse. Au cours du développement, le mésoderme pronéphrique est régionalisé en plusieurs domaines à l’origine des différents composants du néphron partagés par tous les reins des vertébrés : le glomus, les tubules proximaux, le tubule distal et le canal. Cette régionalisation fait appel à des mécanismes moléculaires encore peu connus. Parmi ceux-ci, le facteur de transcription WT1 inhiberait, dans les cellules à l’origine du glomus, l’expression des gènes caractéristiques des tubules proximaux. De plus, la voie de signalisation Notch est requise séquentiellement d’abord pour la formation du glomus et ensuite lors de la différenciation des tubules proximaux. Le gène Evi1 code pour un facteur de transcription à doigts à zinc notamment exprimé dans le métanéphros des vertébrés supérieurs et jouant un rôle majeur mais mal compris dans le développement. Chez l’embryon de xénope, le gène Evi1 est exprimé dès la fin de la neurulation dans la région ventro-postérieure de l’ébauche pronéphrique à l’origine du tubule distal et du canal. Son expression est inhibée par le facteur de transcription xWT1 et l’activation de la voie de signalisation Notch. Via des expériences de surproduction de la protéine Evi1 sauvage ou d’une fusion Evi1-VP16, fonctionnant de manière antagoniste à la protéine sauvage, nous avons montré que la protéine Evi1 joue un rôle important dans la néphrogenèse précoce en inhibant la formation du glomus et des tubules proximaux dans les cellules à l’origine du segment distal du néphron. Afin de déterminer l’importance du facteur de transcription xWT1 dans la régulation de l’expression du gène Evi1 ainsi que dans la formation du glomus, des expériences de sous-expression ont été réalisées. Ces expériences montrent que la sous-expression de xWT1 inhibe la formation du glomus mais n’induit cependant pas d’expansion de l’expression du gène Evi1 ni celle d’autres marqueurs du pronéphros, suggérant l’existence d’au moins un autre facteur répresseur exprimé au niveau de la couche médiane du mésoderme pronéphrique. Ensuite, nous avons comparé les profils de gènes codant notamment pour des protéines spécialisées dans le transport de solutés dans les reins embryonnaires de xénope et de poisson zèbre. Nos résultats montrent que le pronéphros du poisson zèbre, bien que présentant une structure uniforme, peut être subdivisé en quatre différents segments. Ces observations suggèrent que les reins embryonnaires du xénope et du poisson zèbre présentent des organisations similaires. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons entamé l’étude du promoteur du gène CLC-K, codant pour un canal chlore exprimé dans du segment distal du néphron, par la réalisation d’embryons transgéniques de xénope. Les résultats préliminaires obtenus indiquent qu’un fragment de 11kb du promoteur du gène CLC-KB humain est suffisant pour diriger une expression correcte du transgène chez le xénope.

Contrairement aux mammifères, le poisson zèbre a la capacité de régénérer son coeur après une blessure importante. Une meilleure compréhension de ce phénomène pourrait contribuer à la conception de thérapies cliniques pour améliorer la régénération cardiaque des mammifères. Dans cette étude, nous avons identifié des voies de signalisation de la régénération cardiaque du poisson zèbre utilisant un criblage génétique chimique. De plus, nous avons identifier la présence d'un facteur de transcription bHLH, TAL1 et nous avons montrer son importance au cours de la régénération cardiaque du poisson zèbre. Enfin, nous avons examiner le rôle du système immunitaire lors de la régénération cardiaque du poisson zèbre et nous avons montrer que la sécrétion des metalloprotéinases (MMP14) par les macrophages permettait la dissolution du caillot sanguin, processus nécessaire pour la réussite de la régénération cardiaque. / Unlike mammals, zebrafish have the ability to regenerate their heart after substantial injury. A deeper understanding of this phenomenon could aid in the design of clinical therapies to enhance mammalian cardiac regeneration. In this study, we have identified signaling pathways in zebrafish heart regeneration using a chemical genetic screen. Furthermore, we identify the presence of a bHLH transcription factor, Tal1 and show its requirement during zebrafish cardiac regeneration. Finally, we examine the role of the immune system during zebrafish heart regeneration and demonstrate a model of scar removal by MMP14 positive macrophages and show that this process is required for successful heart regeneration to occur.

Cette thèse est basée sur deux projets principaux: (1) l'étude de la réponse innée antivirale du poisson zèbre, en particulier des voies de signalisation des interférons de type I et (2) l'étude de leucocytes particuliers localisés au voisinage des neuromastes, structures permettant au poisson de percevoir le flux d'eau qu'il traverse et constituant potentiellement des brèches dans la peau de l'animal. La voie des IFN de type I est le principal composant de l'immunité antivirale innée. Dans cette thèse, deux types de protéines de poisson-zèbre capables d'augmenter l'induction des IFN de type I ont été étudiés. Nous avons montré que les deux orthologues chez le poisson zèbre du facteur de transcription à domaine BTB/POZ nommé PLZF (Promyelocytic leukemia zinc finger) augmentent l'induction de l'Ifn par différents stimuli. Ce travail montre que l'implication de PLZF dans la régulation de la voie IFN est ancienne et peut intervenir à différents niveaux de la voie Ifn. Le second modèle étudié est le gène Ftr83 (finTRIM83), qui appartient à un groupe de TRIM très diversifié et spécifique des poissons. L'expression de cette protéine TRIM induit une très forte induction des Ifn de type I et une protection contre différents virus, via la surexpression de différents ISGs. Ftr83 est exprimé dans la peau et dans les branchies, régions très exposées aux pathogènes, et son niveau d'expression est fortement corrélé au niveau d'expression de l'Ifn. Dans cette thèse, une lignée transgénique où les cellules spécifiquement fluorescentes évoquent des leucocytes localisés à proximité des neuromastes a été étudiée. Ces cellules ont été observées, leurs mouvements suivis et leur transcriptome analysé par séquençage profond après tri au FACS. Cette analyse a identifié des marqueurs typiques de cellules myéloides (macrophages, dendritiques); ces observations sont cohérentes avec l'idée de cellules sentinelles autour des neuromastes. / This thesis is based on the studies of two aspects of innate immunity in zebrafish: 1) proteins involved in the regulation of type I interferon (Ifn) and 2) specialized myeloid cells that patrol neuromasts – mechano-sensory organs embed in the skin that could be pathogen entry sites. In this thesis two different proteins are described for the capability to enhance Ifn production. In one part, two zebrafish orthologues of mammalian transcription factor PLZF (Promyelocytic leukemia zinc finger) are shown to augment type I Ifn and ISG in response to double-stranded RNA viruses. PLZF is a BTB/POZ transcription factor that was recently shown to induce a subset of ISG, in human and mouse. Thus, zebrafish Plzf proteins can operate at multiple steps in the Ifn system. Furthermore, their activity was not dependent on the presence of BTB-domain implying that the underlying mechanism is different from the usual mode of action of BTB/POZ transcription factors. In the second part, fish-specific TRIM ubiquitin ligase - Ftr83 (Fish novel tripartite motif protein 83), mounted a strong anti-viral protection through the upregulation of Ifn. Interestingly a strong correlation between the expression of Ftr83 and Ifn was seen in the gills suggesting that Ftr83 might maintain a low basal level of Ifn signalling in organs constantly exposed to pathogens. In the second part, a GFP reporter transgenic line called medaktin:EGFP has been characterized. It marks leukocytes in the skin surrounding neuromasts. Deep sequencing revealed that these cells express several macrophage and dendritic cell markers, including genes involved in autophagy, microbicidial functions and antigen presentation, thus highlighting them as possible sentinel cells.

Early-onset myopathies are genetically heterogeneous mendelian diseases. We have performed solo or trio whole exome sequencing (WES) in a cohort of 24 individuals with genetically undiagnosed early-onset myopathies from 21 families. We have identified single nucleotide variant (SNV) or copy number variants (CNV) in known genes in 52% of the patients. We contributed to the expansion of the phenotypic spectrum for two genes (TTN, TRIP4). In particular, through international collaborative efforts, we described the severe end of the phenotypic spectrum of congenital titinopathy. Fifteen cases, with biallelic TTN truncating or canonical splice site mutations, presented with severe in utero features and/or severe weakness and respiratory compromise at birth, leading to termination of pregnancy, neonatal death or survival with long term respiratory support. The presence of multiple congenital limb contractures, congenital long bone fracture and/or complete absence of muscle groups can be diagnostic clues. All severely affected patients that survived until birth had at least one mutation predicted to result in the production of at least some near-normal-length titin, a finding that seems to be essential for human in utero survival.WES also allowed us to identify three novel candidate genes (JAG2, R. U.). Through Matchmaker Exchange, we assembled a cohort of 23 individuals with undiagnosed muscular dystrophy from 13 unrelated families with rare homozygous or compound heterozygous variants in JAG2. Individuals with JAG2 variants had a wide spectrum of phenotypes and disease severity but the muscle MRI findings appear to be the unifying feature that helps to identify these patients. Transcriptome analysis in the muscle of two affected individuals suggests satellite cell depletion, a finding that is also present in other muscular dystrophies linked to the Notch pathway like POGLUT1 or MEGF10 related muscular dystrophies. If the implication of our three novel candidate genes is confirmed, the diagnostic yield in the cohort would increase to 67%. The zebrafish has been widely used to validate the implication of novel genes of myopathy, mostly with morpholino or mutated mRNA injections. As the specificity of morpholinos and mutated mRNA injections had been questioned, we have decided to use CRISPR-Cas9 to model loss-of-function or gain-of-function by creating knockout or knockin lines. We generated a knockout line for mtm1 and a knockin line for the S619L gain-of-function mutation in dnm2a because these mutations were associated with severe myopathic phenotypes in humans and had already been modeled in zebrafish with morpholino or mutated mRNA injections. In contrast to the severe phenotype of morpholino/mRNA injected fish, we did not observe any structural or functional defect in the muscle of mtm1 mutants and dnm2a mutants. Off-target effects of morpholino or mRNA injections as well as genetic compensation mechanisms in mutant lines are possible mechanisms explaining these discrepancies. The absence of phenotype in a zebrafish mutant line is not sufficient to rule out the implication of a gene in a human phenotype. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’identité des cellules souches et des progéniteurs neuraux, comme celle de tout type cellulaire, est caractérisée par des signatures moléculaires spécifiques qui dépendent de l’environnement dans lesquelles les cellules se trouvent. Ainsi, il est primordial d’étudier ces cellules dans un contexte in vivo. Le toit optique du poisson zèbre est un modèle idéal pour ce type d’étude. En effet, c’est une large partie du cerveau moyen localisée en position dorsale et qui présente la particularité de croitre de manière orientée tout au long de la vie de l’animal grâce aux cellules neuroépitheliales présentes à sa périphérie (dans la « peripheral midbrain layer », PML). De plus, les progéniteurs neuroépithéliaux, les progéniteurs lents et les cellules post-mitotiques sont localisées dans des domaines adjacents du toit, conséquence de sa croissance orientée. Chaque population cellulaire est marquée par des profils d’expression particuliers. Ainsi, une recherche dans la base de données ZFIN nous a permis d’identifier environ 50 gènes ayant une forte expression dans les cellules de la PML (progéniteurs neuroépithéliaux). De façon intéressante, beaucoup de « gènes PML » codent pour des facteurs de la biogenèse des ribosomes. L’accumulation de ce type de transcrits dans les progéniteurs lents était surprenante. Ainsi, au cours de mon doctorat, j’ai étudié le rôle spécifique des facteurs de la biogenèse des ribosomes dans le maintien des cellules neuroepithéliales de la PML. En effet, bien qu’il soit généralement admis que la biogenèse des ribosomes est un processus essentiel dans toutes les cellules, il a été récemment démontré que plusieurs facteurs nécessaires à la synthèse des ribosomes ont un rôle tissu-spécifique. Par exemple, Notchless est requis pour la survie de la masse cellulaire interne de l’embryon préimplantatoire de souris. Récemment, des expériences de knock-out conditionnel chez la souris ont montré que Notchless était nécessaire au maintien des cellules souches hématopoïétiques et intestinales, mais pas à celui des cellules différenciées. En effet, en absence de Notchless dans les cellules souches, la grosse sous-unité ribosomique (60S) ne peut pas être exportée hors du noyau et s’accumule. Au contraire, dans les cellules différenciées, où Notchless n’est pas indispensable, cette accumulation n’est pas observée. J’ai commencé une étude fonctionnelle basée sur la surexpression conditionnelle de la forme dominante-négative du gène notchless homolog 1 (nle1, homologue poisson zèbre du gène Notchless mammifère). Selon mon hypothèse, les progéniteurs lents de la PML (Slow amplifying progenitors, SAPs) pourraient avoir besoin de Notchless pour la maturation de la sous-unité 60S, contrairement aux cellules différenciées qui pourraient survivre après la délétion de ce gène. Des expériences sont encore en cours, mais nous avons déjà pu démontrer que nle1 joue un rôle crucial dans la survie des progénitéurs neuroépithéliaux de la PML. En parallèle, j’ai étudié des lignées de poisson-zèbre mutantes pour des gènes codants pour des composants du complexe de snoRNP (box C/D small nucleolar ribonucleoprotein : Fibrillarine, Nop56, Nop58). Les trois mutants présentent des phénotypes similaires, en particulier une apoptose massive et une dérégulation du cycle cellulaire dans l’ensemble du toit optique à 48 heures de développement. Étonnamment, ces résultats sont en faveur d’un arrêt du cycle cellulaire à la transition G2/M. Ainsi, cette étude pourrait permettre de mettre en évidence de nouveaux mécanismes d’arrêt du cycle cellulaire lors de défauts de biogenèse des ribosomes. L’ensemble de ces résultats montrent comment les facteurs de la biogenèse des ribosomes (tout comme le processus) contribue à la régulation fine de l’homéostasie cellulaire, et donc à la détermination de l’identité des cellules progénitrices. / In neural stem cells (NSCs) and neural progenitors (NPs), as in other cell types, cell identity is characterized by specific molecular signatures that depend on the environment provided by neighboring cells. Thus, it is important to study progenitor cells in vivo. The zebrafish optic tectum (OT) is a suitable model for that purpose. Indeed, this large structure of the dorsal midbrain displays life-long oriented growth supported by neuroepithelial cells present at its periphery (in the peripheral midbrain layer, PML). Moreover, neuroepithelial progenitors, fast-amplifying progenitors and post-mitotic cells are found in adjacent domains of the OT, as a consequence of its oriented growth. Each cell population is marked by concentric gene expression patterns. Interestingly, a datamining of the ZFIN gene expression database allowed us to identify around 50 genes displaying biased expression in PML cells (neuroepithelial progenitors). Interestingly, many “PML genes” code for ribosome biogenesis factors. The accumulation of transcripts for such ubiquitously expressed genes in SAPs was very surprising so during my thesis I examined whether ribosome biogenesis may have specific roles in these neuroepithelial cells, while improving our knowledge. Indeed, although it is generally admitted that ribosome biogenesis is essential in all cells, it has been shown quite recently that several components of the ribosome biogenesis have tissue restricted roles. For example, Notchless is required for the survival of the inner cell mass in the preimplantation mouse embryo. More recently, conditional knock-out experiments in mice showed that Notchless is necessary for the maintenance of hematopoietic stem cells and intestinal stem cells, but not for committed progenitors and differentiated cells. Indeed in the absence of Notchless in stem cells, the immature 60S subunit cannot be exported from the nucleus and accumulates. This does not happen in differentiated cells where Notchless is dispensable. I started a functional study based on the conditional overexpression of a dominant-negative form of the gene notchless homolog 1 (nle1, the zebrafish homolog of the mammalian gene Notchless). My hypothesis was that the PML slow-amplifying progenitors (SAPs) may require Notchless for the maturation of the 60S subunit, but not the differentiated cells which could survive also after the deletion of this gene. Experiments are still underway. So far we could demonstrate that nle1 has a crucial role in SAPs. I studied zebrafish mutants for genes coding for the components of the box C/D small nucleolar ribonucleoprotein (snoRNP) complex (Fibrillarin, Nop56, Nop58). Mutants displayed a similar phenotype with massive apoptosis and a deregulation of the cell cycle in the whole tectum at 48hpf. Our data suggest a cell cycle arrest at the G2/M transition, highlighting novel possible mechanisms of cell cycle arrest upon impaired ribosome biogenesis. All together, these data highlight how ribosome biogenesis factors and the whole ribosome biogenesis contribute to the fine regulation of cell homeostasis thereby contributing to the determination of progenitor cell identity.

C’est chez un téléostéen qu’il a été démontré pour la première fois que le contrôle stimulateur de l’axe gonadotrope par la GnRH peut être contrebalancé par un contrôle inhibiteur assuré par la dopamine (DA). Ce contrôle dopaminergique inhibiteur a été retrouvé par la suite chez diverses espèces de vertébrés. Cependant l’importance fonctionnelle de cette voie inhibitrice de régulation varie beaucoup d’une espèce à l’autre. Pour approfondir nos connaissances sur ce système dopaminergique inhibiteur de la reproduction, nous avons utilisé le poisson zèbre (Danio rerio), un modèle de vertébrés pour lequel de nombreux outils moléculaires sont disponibles.Nous avons d’abord démontré qu’il existait bien un contrôle dopaminergique de la fonction gonadotrope dans cette espèce: en injectant un antagoniste dopaminergique en même temps qu’un analogue de la GnRH, nous avons pu stimuler l’expression de la LH dans l’hypophyse et réactiver les cycles de ponte chez des femelles âgées sexuellement régressées, un effet qui n’est pas produit par l’agoniste de la GnRH seul. Nous avons ensuite étudié le substrat neuroanatomique de cette action inhibitrice. Après avoir observé l’expression par les cellules à LH des sous-Types de récepteurs D2 qui existent chez le poisson-Zèbre, nous avons mis en évidence de nombreuses terminaisons dopaminergiques sur- ou à proximité- de ces cellules gonadotropes. Nous avons ensuite localisé, par des expériences de traçage rétrograde chez l’adulte, les corps cellulaires des neurones dopaminergiques qui émettent ces projections, dans la partie la plus antéro-Ventrale de l'aire préoptique. Nous avons appelé ces neurones hypophysiotropes: les neurones dopaminergiques préoptico-Hypophysaires (POHDA). Nous nous sommes aussi intéressés au développement des neurones POHDA. Grâce à des repères anatomiques précoces, nous avons pu les répérer précisément au sein de l’aire préoptique et suivre leur apparition sur des embryons de plus en plus jeunes. Nous avons ainsi mis en évidence que les tout premiers neurones POHDA n’apparaissent qu’à partir de 72 heures post-Fécondation (hpf), soit plus de 24 h après les neurones dopaminergiques du noyau suprachiasmatique (SCDA) voisin. Cette différenciation tardive explique probablement pourquoi les neurones POHDA ont jusque-Là été ignorés dans toutes les études de développement. En outre, nous avons montré que contrairement au nombre des neurones SCDA qui reste constant tout au long de la vie du poisson-Zèbre, celui des neurones POHDA continue d’augmenter tant que le poisson continue à grandir de manière allométrique, grâce à une neurogenèse continue. Enfin, nous avons examiné les profils d'expression de plusieurs gènes en relation avec la régionalisation du cerveau antérieur. Cette étude a permis de montrer que les réseaux génétiques impliqués dans le développement des populations SCDA et POHDA sont au moins en partie différents.Ces travaux démontrent pour la première fois l’existence d’un contrôle dopaminergique inhibiteur de la fonction gonadotrope chez le poisson-Zèbre. Ils décrivent l’anatomie de ce système dopaminergique chez l’adulte, sa mise en place au cours du développement et ses capacités de neurogenèse continue. Ils apportent chez le poisson-Zèbre des bases génétiques sur l’identité régionale de l’aire préoptique qui vont permettre d’aborder des études fonctionnelles sur le développement de ces neurones neuroendocrines mal connus. / It was first demonstrated in a teleost fish that the stimulatory control of the gonadotrope axis by GnRH can be counterbalanced by an inhibitory control exerted by dopamine (DA). Later on, this inhibitory dopaminergic control was found in various vertebrate species. However the functional importance of this regulatory pathway varies according to the species. To deepen our knowledge on this inhibitory dopaminergic system, we used the zebrafish (Danio rerio) as a model, in which numerous molecular tools are available.First we demonstrated that DA indeed plays a role in the neuroendocrine control of zebrafish reproduction. By injecting a dopamine receptor antagonist together with an agonist of the GnRH (GnRHa), we were able to stimulate LH expression in the pituitary, and to reactivate the spawning cycles in sexually regressed old females, an effect of which was not produced by the GnRHa alone.We then studied the neuroanatomical basis of this inhibitory control. After observing the expression of the D2-DA receptors subtypes in LH cells, we highlighted numerous dopaminergic terminals on- or in the vicinity of- these cells. We then localized, by DiI retrograde tracing experiments in adult zebrafish, the dopaminergic cell bodies giving rise to these projections in the most antero-Ventral part of the preoptic area. We have called these hypophysiotropic neurons the preoptico-Hypophysial (POH) DA neurons.We next studied the development of POHDA neurons. Taking advantage of early anatomical landmarks, we followed the embryonic development of these cells. We showed that the first POHDA neurons arise at around 72 hours post fertilization (hpf), more than 24 hours later that the DA neurons in the neighbor suprachiasmatic nucleus (SCDA). This late differentiation would explain why POHDA neurons have not been studied in the developing embryo so far. We showed that contrary to the number of the SCDA neurons, which is constant all along the fish life, that of POHDA neurons increases proportionally to the growth of the fish due to continuous neurogenesis. Finally, we examined the expression profiles of developmental genes related to the regionalization of the anterior forebrain. We showed that the genetic networks involved in the development of POHDA and SCDA populations are at least partly different. To summarize, this work demonstrates for the first time the existence of a dopaminergic inhibitory control of gonadotrope function in zebrafish. It describes the anatomy of the preoptico-Hypophyseal dopaminergic system supporting these DA actions and the setting up of these neurons during embryonic development. We show that these neuroendocrine population displays neurogenesis even during adulthood. Our findings also provide the genetic bases for future functional studies on the development of POHDA, a poorly studied neuroendocrine DA population.

La circulation du flux sanguin à sens unique dans le système cardiovasculaire des vertébrés est assurée par les valves cardiaques. Leur formation est très contrôlée au cours du développement embryonnaire. Cependant, il arrive que celle-ci soit défectueuse, et donc à l’origine de maladies cardiaques congénitales. Ces maladies représentent une des causes majeures de décès à la naissance. L’étude de la formation des valves cardiaques constitue donc un champ de recherche majeur. Dans cette thèse, nous avons utilisé le poisson zèbre, comme animal d’étude modèle pour étudier la formation des valves atrio-ventriculaires. Les forces mécaniques générées par le flux sanguin constituent un signal modulant le programme génétique valvulaire. Elles initient la formation des valves en contraignant l’expression du facteur de transcription, Klf2a, à un groupe de cellules endothéliales du canal atrio-ventriculaire. Nos travaux ont démontré l’activation d’un autre facteur, Egr1, dans cette même région dans le même lapse de temps. Notre étude a cherché à élucider le réseau génétique impliquant klf2a, son paralogue klf2b, et egr1 en combinant une analyse pangénomique de l’expression génique et des sites accessibles de la chromatine avec une approche d’imagerie haute résolution in vivo. Nous avons déterminé les interactions entre ces facteurs et les réseaux qu’ils régulent. Cette étude a finalement démontré qu’egr1, klf2a/klf2b modulent la morphogénèse des valves cardiaques en contrôlant en particulier flt1, has2 et wnt9b. / Cardiac valves are necessary for maintaining a unidirectional blood flow in the cardiovascular system of vertebrates. Their efficient gating function requires a highly controlled developmental program. However, this program may be impaired and thus leading to defective valves. In fact, congenital heart valve diseases represent the most common form of birth defects. Therefore, cardiac valve development studies constitute a challenging research field. In this thesis, we used the zebrafish as a model organism for studying the formation of atrioventricular valves. To date, it is known that mechanical forces generated by blood flow constitute key modulators dictating valve formation. In particular, they initiate valvulogenesis by restricting the expression of the transcription factor Klf2a in a subset of endocardial cells of the atrio-ventricular canal. Our work demonstrated the activation of another transcription factor, Egr1, in this same region and within the same time window. We aimed at deciphering the mechanosentitive gene network involving klf2a, its paralog klf2b as well as egr1, by combining genome-wide analysis of gene expression and chromatin accessibility with live imaging. We addressed the potential interactions of these factors and studied their downstream signalling pathways. Finally, we demonstrated that egr1, klf2a/klf2b modulates valve morphogenesis by specifically controlling flt1, has2 and wnt9b expression.

Chez les vertébrés, les cellules souches hématopoïétiques adultes émergent chez l'embryon à partir de l'endothélium de l'Aorte Dorsale et par un changement de morphologie cellulaire appelé Transition Endothélio-Hématopoïétique (TEH). L'EHT a été observée pour la première fois in vivo en utilisant le poisson zèbre et est régulée par le facteur de transcription runx1.Au cours de ma thèse, grâce à l'utilisation d'embryons de poisson zèbre transgéniques, j'ai mis en place des méthodes d'imagerie qualitative et quantitative afin d'analyser le processus cellulaire de la TEH in vivo ainsi que la dynamique des cellules environnantes à la plus haute résolution spatiale et temporelle possible. Mes résultats montrent que la TEH prend place dans un vaisseau dont l'organisation cellulaire et jonctionnelle est ajustée pour résister le plus efficacement possible aux forces mécaniques induites par le flux sanguin. La TEH nécessite la contraction d'un anneau cortico-apical d'actomyosine et le maintien des jonctions antéro-postérieures jusqu'à la fin du processus. De plus, il subit une série de phases de contraction et de relaxation suggérant sa régulation par un mécanisme de type ratchet. Les résultats montrent également l'implication de la Myosine regulatory light chain 9 (Myl9b) dont l'expression est régulée positivement par runx1. De plus, l'activité de la Myl9b au cours de la TEH nécessite la phosphorylation par la PKC de son domaine Nter. Dans ce contexte, nous faisons l'hypothèse que la phosphorylation Nter de la Myl9b, est une régulation essentielle au mécanisme de contraction de l'anneau cortico-apical d'actomyosine et est probablement à la base du mécanisme de type ratchet . / In vertebrates, Hematopoietic Stem Cells emerge from the endothelium of the dorsal aorta in a process featuring striking cell shape changes and called the Endothelial to Hematopoietic Transition (EHT). This transition was observed for the first time in vivo in our laboratory, using the zebrafish as a model organism, and is regulated by the transcription factor runx1. During my PhD, using transgenic zebrafish embryos, I set up qualitative and quantitative imaging methodologies to dissect the EHT process and the dynamics of surrounding vascular cells at the highest possible spatio-temporal resolution. My results show that the EHT is a unique cellular process, that takes place in a vessel whose cellular and intercellular organisation are tuned to resist the hemodynamic forces induced by blood flow. It requires the contraction of an apico-cortical actomyosin belt and the maintenance of antero-posterior to release the cells into the sub-aortic space while preserving the vessel integrity. The apical belt undergoes series of contraction/relaxation phases suggesting that it is controlled by a ratchet-like mechanism. I also provide evidence supporting a role of the Myosin regulatory light chain 9 (Myl9b) whose expression is positively regulated by the transcription factor runx1. The activity of Myl9b in the EHT is requires its amino-terminal PKC phosphorylation site. We make the hypothesis that the phosphorylation of the amino-terminal of Myl9b, at a site that is conserved through vertebrate species, is key to the regulation of the contraction of the cortico-apical actomyosin belt and is most probably at the basis of its dynamic control according to a ratchet-like mechanism.

A côté de leur rôle structural au sein des tissus, les protéines de la matrice extracellulaire sont impliquées dans un grand nombre de processus cellulaires au cours de divers évènements biologiques. En revanche, leur rôle au cours de la régénération reste étonnamment peu étudié à ce jour. Pourtant, mieux comprendre le rôle de la MEC dans la régénération a de nombreuses applications en médecine régénérative et reconstructrice. Mon projet de thèse vise précisément à répondre à cette question. Pour cela, nous avons utilisé le modèle bien établi de la régénération de la nageoire caudale du poisson zèbre qui présente de nombreux avantages tels qu’une structure simple, facile d’accès et un régénération rapide, en seulement quelques jours. Une approche globale de transcriptomique sans a priori a permis d’établir l’importance de la matrice extracellulaire au cours de la régénération. Une première étape a consisté à établir la liste des gènes de la matrice extracellulaire du poisson zèbre par orthologie, appelé matrisome. Notre étude a fait émerger le rôle inattendu d’un collagène dans la reconstruction de la membrane basale de l’épiderme, une structure importante pour l’attachement de l’épiderme au derme dans la peau. Cette protéine, exprimée uniquement chez l’embryon, est ré-exprimée dans l’épiderme en régénération et déposée au niveau de la membrane basale. Par stratégie anti-sens in vivo, j’ai montré par microscopie à force atomique et microscopie électronique que l’absence de ce collagène impacte la structure et les propriétés biomécaniques de cette membrane basale en reconstruction. Ces résultats ont été confirmés sur une lignée de poisson, invalidée pour ce gène que nous avons créée par la technologie CRISPR/Cas9. Cette lignée a permis d’établir que ce collagène agit transitoirement comme un « spacer » moléculaire nécessaire à l’organisation tridimensionnelle des autres composants de la membrane basale pendant la régénération. / In addition to their role within tissues, extracellular matrix proteins are implicated in a large number of cellular processes. However, their role in regeneration is not well studied at the moment. A better understanding of the extracellular matrix proteins involvement in regeneration can have several future applications for regenerative and reconstructive medicine. The aim of my PhD project is to answer this question.To do this, we used the well-established zebrafish caudal fin model which have many advantages such as a simple structure, easily accessible and a quick regeneration in only few days. A global transcriptomic approach without a priori showed us that extracellular matrix proteins are playing a key role in regeneration. A first step of my work was to use an orthology-based approach to create the first list of extracellular matrix genes in zebrafish, called the matrisome. Our study revealed the unexpected role of a collagen during epidermal basement membrane reconstruction, an importance structure for the dermo-epidermal cohesion in skin. This protein which is expressed only during embryogenesis, is re-expressed in the regenerating epidermis and deposited in the basement membrane. Using an anti-sense strategy in vivo, I have demonstrated by atomic force microscopy and electron microscopy that the absence of this collagen impacts the biomechanics of this reconstructing basement membrane. These results were confirmed on a zebrafish line invalidated for this collagen that I have generated using the genome editing CRISPR/Cas9 technic. We showed that this collagen acts as a molecular spacer needed for the correct tridimensional organization of the other basement membrane components during regeneration.

Chez l'Homme, la plupart des maladies cardio-vasculaires provoquent une destruction du tissu cardiaque. Ce dernier est remplacé par de la fibrose conduisant à une diminution de la fonction contractile et une augmentation de la charge ventriculaire avec des risques d’arythmie. Pour maintenir un débit cardiaque constant, les cardiomyocytes vont alors s’hypertrophier, induisant sur le long terme le développement une insuffisance cardiaque. L’augmentation de la charge ventriculaire pourrait être perçue par des mécanosenseurs tels que les canaux ioniques mecanosensibles TREK-1. Contrairement aux mammifères adultes, le cœur du poisson zèbre se régénère suite à une destruction massive du ventricule. Cette régénération se fait par un mécanisme de dédifférenciation, suivie d'une étape de prolifération des cardiomyocytes. Chez les mammifères adultes, la prolifération des cardiomyocytes pourrait être bloquée / inhibée empêchant ainsi la régénération. L’hypothèse que les gènes responsables de l’hypertrophie pathologique chez les mammifères adultes suite à l’augmentation de la charge ventriculaire, soient également responsables la prolifération des cardiomyocytes au cours de la régénération cardiaque chez le poisson zèbre est ainsi consistante. Cette étude, a montré que les canaux TREK-1a et TREK-1b du poisson zèbre possèdent des propriétés biophysiques et pharmacologiques, similaires à ceux du canal TREK-1 de mammifères, et qu’ils jouent un rôle fondamental dans la régénération cardiaque. / In humans, most cardiovascular disorders lead to the destruction of cardiac tissue which will be replaced by fibrosis, leading to arrhythmia and reduced contractile function, resulting in an increase in ventricular load. In order to maintain an overall cardiac output, cardiomyocytes undergo hypertrophic response, leading to pathological hypertrophy and heart failure. This increase in ventricular load, have to be sensed by mechanosensors such as the mechanosensitive ion channels such as TREK-1. Unlike mammals, adult zebrafish (zf) can fully regenerate their heart after an extensive insult through cardiomyocyte dedifferentiation followed by proliferation. We believe that in adult mammals, cardiomyocyte proliferation has been blocked/inhibited. Therefore it’s likely that genes which respond to increased ventricular load in mammals and trigger pathological hypertrophy will trigger cardiomyocyte proliferation during heart regeneration in zf. In this study we show that zTREK1a and zTREK1b have similar biophysical and pharmacological properties to mammalian TREK1 and they are important for successful zebrafish heart regeneration.