Tumors are composed of proliferating cells that invade healthy tissue and grow over time. Even though it is still unclear, it is a common opinion that the cells of origin should possess a proliferative capacity (Blanpain, 2013; Visvader, 2011). Particularly for brain cancers, the transition of neural progenitors to differentiated postmitotic neurons is considered irreversible in physiological and pathological conditions. Therefore, postmitotic neurons have not been considered as suitable cell of origin for brain cancer. Here, we show that neurons reprograming may occur upon Shh activation leading to medulloblastoma (MB) formation in vivo. Human SHH medulloblastoma (MB) is a brain tumor affecting adults and infants that is thought to originate from cerebellar granule neuron progenitors. Notably, several groups have shown that Shh pathway activation (SmoM2 overexpression) in mouse granule neuron progenitors is able to induce Shh MB (Schuller et al., 2008; Z.-J. Yang et al., 2008). These progenitors are present in infants and newborn mice, but they seem to be absent in adult humans and mice (Biran, Verney, & Ferriero, 2012; Marzban et al., 2014; Z.-J. Yang et al., 2008). Furthermore, it was recently discovered that the two different forms of SHH MB are distinguished by different transcriptome/methylome levels suggesting that the adult SHH MB may originate from a different cell of origin (Cavalli et al., 2017; Kool et al., 2014). Relying on these data, we take advantage of a conditional Cre-Lox recombination system to recapitulate the human adult medulloblastoma pathogenesis in mice, demonstrating that cerebellar post-migratory mature granule neurons upon SmoM2 overexpression can dedifferentiate and give rise to SHH MB in vivo. Moreover, human adult patients present inactivating mutations of the chromatin reader BRPF1 that are associated with SMO mutations and absent in pediatric and adolescent patients. Here we found that truncated BRPF1 protein, as found in human adult patients, is able to induce medulloblastoma in adult mice upon SmoM2 activation. Notably, gene expression profiling on our samples allowed to associate “cerebellar granule progenitors-derived MB” with the human infant form while “truncated BRPF1-induced tumors” clustered with human adult SHH MB. Furthermore, as previously described by Kool et al., 2014, human adult SHH MB is characterised by the copresence of p-AKT and p-S6, compared to the human infant SHH MB that are positive for either p- AKT or p-S6 and always in a mutually exclusive way. Truncated BRPF1-induced tumors are double positive for p-AKT and p-S6, similarly to adult patients, while cerebellar granule progenitors derived MB present only p-S6. Furthermore, to define the contribution of chromatin changes in granule neurons dedifferentiation in response to Shh activation, we profiled changes in chromatin accessibility by ATAC-seq analysis on mice cerebella. SmoM2 overexpression changed the epigenetic landscape of granule neurons, enriching the number of open chromatin regions 12 associated with stem/progenitor-like genes. Moreover, the cooperation between truncated BRPF1 and SmoM2 in reshaping the chromatin arrangement of granule neurons was explored applying ATAC-seq on differentiated human cerebellar neurons derived from neuroepithelial cells. ATAC-seq analysis pointed out a synergistic mechanism between SmoM2 and truncated BRPF1 in modifying the epigenetic landscape of postmitotic neurons, increasing the chromatin accessibility of super-enhancers, associated with stemness and chromatin organization/modification genes. Our novel model of cancer development could explain the human SHH medulloblastoma onset in adult individuals where granule neuron progenitors are no more present. For these reasons, we strongly believe that our model configures as an important starting point for a new field in cancer and stem cell biology focusing on the study of mechanisms driving tumorigenesis in postmitotic cells.

LRP2 wird waehrend der fruehen Embryonalentwicklung hauptsaechlich im Dottersack und im Neuroepithel exprimiert. Der funktionelle Verlust dieses 600 kDa grossen Proteins in Maeusen fuehrt zu Fehlbildungen bei der Vorderhirnentwicklung, die als Holoprosenzephalie bezeichnet werden. LRP2 kommt daher eine wichtige Funktion waehrend der Vorderhirnentwicklung zu. Fuer diese Arbeit wurden Maeuse verwendet, bei denen lrp2 im gesamten Tier oder nur in bestimmten Geweben inaktiviert war. Die Expression von LRP2 im Neuroepithel, nicht aber im Dottersack ist wichtig fuer die korrekte Vorderhirnentwicklung. Das Fehlen des Proteins fuehrte am Tag 9.5 der Embryonalentwicklung zu einer UEberaktivierung des Bmp4 Signalweges im rostralen Telencephalon. Am Tag 10.5 war ein Verlust der shh-Expression in der anterioren entopeduncularen Zone (AEP) zu sehen. Das Fehlen von Shh in der AEP fuehrte zum Verlust von ventralen Oligodendrozyten und Interneuronen. AEhnliche Defekte wurden ebenfalls in Maeusen beschrieben, bei denen der Bmp4 Signalweg verstaerkt ist. Bmp4 bindet in vitro an LRP2. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass LRP2 an der Entwicklung des ventralen Telencephalons beteiligt ist - moeglicherweise indem es die verfuegbare Menge an Bmp4 durch Endozytose reguliert. Die Signalwege, in die LRP2 eingebunden ist, sollten im Zebrafisch weiter untersucht werden. Tiere, denen funktionelles LRP2 fehlte, wurden durch die Injektion von Morpholinos generiert. Injizierte Tiere zeigten Stoerungen bei Resorptionsvorgaengen im Pronephros, was darauf hin deutet, dass die Funktion von LRP2 im Zebrafisch Pronephros und in der Niere der Saeugetiere konserviert ist. Die Expressionsmuster von Markergenen fuer die Vorderhirnentwicklung waren allerdings normal.Vermutlich war die Stoerung der lrp2-mRNA Prozessierung nicht ausreichend, um hier einen Effekt hervorzurufen, da bereits im 1-Zell Stadium genuegend komplett prozessierte maternale lrp2-mRNA fuer die Translation von LRP2 vorhanden war. / LRP2 is mainly expressed in the yolk sac and in the neuroepithelium of the early embryo. Deficiency for this 600 kDa protein in mice results in holoprosencephaly, indicating a role for LRP2 in forebrain development. Mice with a complete or a conditional loss of lrp2 function were used to elucidate the consequences of the lack of LRP2 expression. The presence of LRP2 in the neuroepithelium but not in the yolk sac is crucial for early forebrain development. Lack of the receptor resulted in an increase of Bmp4 signaling in the rostral telencephalon at E9.5. As a consequence, shh expression at E10.5 was lost completely in a ventral region of the telencephalon termed anterior entopeduncular area (AEP). The absence of Shh activity in this area led to the loss of ventrally induced oligodendroglial and interneuronal cell populations in lrp2-deficient mice. Similar dorsalizing effects have also been observed in mice with increased Bmp4 signaling. Taking into account that Bmp4 was found to bind to LRP2 in vitro and in vivo, these results suggest a role for LRP2 in patterning the rostral ventral neural tube, possibly by acting as a clearance receptor for Bmp4. The underlying molecular mechanisms were then further analyzed in the zebrafish. LRP2-deficient animals were generated by injecting Morpholinos that interfered with the splicing of the lrp2-pre-mRNA leading to a deletion of the transmembrane-exon. Injected animals suffered from impaired renal clearance processes, demonstrating the functional conservation of LRP2 in the larval zebrafish pronephros. Brain structures were not affected in these animals and the expression patterns of marker genes for early forebrain development that were changed in the mouse were not changed. Apparently, Morpholino mediated interfering with the splicing of the lrp2-pre-mRNA did not affect the early forebrain formation because properly processed lrp2-mRNA was supplied maternally and sufficient for proper brain formation.

Die Signalübertragung durch Wnt/beta-Catenin stellt einen der wichtigsten Signalwege während der Embryogenese sowie im adulten Organismus dar. Die homologen Gerüstproteine Conductin und Axin stehen im Mittelpunkt eines zentralen Multiproteinkomplexes, der im Zytoplasma für die Regulation des Wnt/beta-Catenin-Signalwegs verantwortlich ist. In der vorliegenden Arbeit habe ich eine kombinierte genetische Analyse von Conductin und Axin in der Maus durchgeführt. Dazu habe ich mit Hilfe der Technik der homologen Rekombination das Conductin-Gen deletiert und ein Reportergen unter die Kontrolle des endogenen Conductin-Promotors gebracht. Im Weiteren habe ich festgestellt, dass der gemeinsame Verlust von Conductin und einem Axin-Allel (Con-/-;Ax+/-) zu Holoprosenzephalie (HPE) führt, die durch schwere kraniofazialen und Vorderhirndefekten in der Maus charakterisiert ist. Dabei zeigte die detaillierte Analyse eine genetische Interaktion des Wnt-Signalwegs mit dem Shh-Signalweg. Störungen im Shh-Signalweg sind auch beim Menschen für die Ausbildung von HPE verantwortlich gemacht worden. Daneben führt die gleichzeitige Abwesenheit von Conductin und Axin (Con-/-;Ax-/-) zum Verlust der anterior-posterioren Achse in einem frühen Entwicklungsstadium und zum Absterben der Embryonen nach dem Tag 6,5 der Entwicklung. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie Unterschiede in der biologischen Bedeutung zweier funktionell redundanter Faktoren mit genetischen Methoden in der Maus aufgeklärt werden können. / The Wnt/beta-Catenin pathway represents one of the most important signaling cascades during development as well as in the adult organism. The homologous scaffolding proteins Conductin and Axin are the backbone of a central multi protein complex that is responsible for the tight regulation of the Wnt/beta-Catenin pathway in the cytoplasm. In the present study I have performed a combined genetic analysis of Conductin and Axin in the mouse. To this end I have deleted the Conductin gene by homologous recombination in embryonic stem cells and inserted a reporter gene under the control of the endogenous Conductin promoter. I could show that the simultaneous loss of Conductin and one Axin allele (Con-/-;Ax+/-) causes Holoprosencephaly (HPE), which is characterized by severe craniofacial and forebrain defects in the mouse. The detailed analysis of the mutant mice reveals a genetic interaction of Wnt and Shh signaling and defective Shh signaling has previously been implicated in the formation of HPE in human patients. Moreover, complete absence of both Conductin and Axin (Con-/-;Ax-/-) leads to loss of the anterior-posterior axis early in development and death of the embryos after E6.5. The present study exemplifies how differences in the biological function of two mechanistically redundant factors can be studied by genetic means in the mouse.

Le développement du membre passe par des étapes complexes de polarisation, dans les axes dorso-ventral et antéro-postérieur, qui ont lieu en parallèle de la croissance proximo-distale du bourgeon. Le déterminisme génétique de ces étapes est encore imparfaitement connu. Il implique des facteurs de transcription dont l’expression est temporo-spatiale spécifique, compliquant leur identification. L’étude de cohortes homogènes de patients porteurs d’anomalies développementales des membres est l’un des moyens d’identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans leur modélisation. A cet effet, nous avons étudié des patients atteints de Syndrome Nail-Patella correspondant à un défaut de polarisation dorso-ventrale ; une grande famille de polydactylie préaxiale syndromique et une série de patients atteints de Syndrome de Nager comme modèles d’étude de la polarisation antéro-postérieure ; et enfin une cohorte de patients présentant des pieds et mains fendus correspondant à un défaut de la signalisation proximo-distale. Ces travaux nous ont permis de souligner le rôle crucial de la régulation d’expression génique dans la modélisation du bourgeon de membre et plus généralement dans le développement embryonnaire. / Limb development requires complex patterning along dorso-ventral, antero-posterior and proximo-distal axes. The molecular mechanisms underlying these stages are not fully delineated yet. Identification of the transcription factors involved is challenging because of their spatio-temporally restricted expression during limb bud development. Analysis of carefully selected series of patients affected with limb malformations is a clue to identify new mechanisms involved in this patterning. For this purpose, we studied several families presnsenting with Nail-Patella Syndrome corresponding to a disorder of dorso-ventral polarization; a large family affected with syndromic preaxial polydactyly and a series of Nager Syndrome cases as models of antero-posterior polarization; eventually, a cohort of patients affected with split hand/foot malformations corresponding to a defect in the signalisation center of proximo-distal growth and differenciation. This work has led us to emphasize the crucial role of gene expression regulation during limb bud patterning and more generally during embryological development.

Episodic memory (EM) displays the most prominent age-related decline. However, this decline could possibly be minimized by engaging in a physically active and cognitively stimulating lifestyle. A way to measure the self-perceived ability to engage in such a lifestyle is with subjective health estimations, which have been associated with objective health. The Subjective Health Horizon Questionnaire (SHH-Q) measures estimated individual maximum age to engage in activities in relation to four lifestyle dimensions: Novelty, Body, Work and Life Goals. Among these, Novelty is suggested to be associated with EM performance. Thus, in this study, the first aim is to corroborate that the SHH-Q items align according to the hypothesized dimensions. The second aim is to assess whether any of the dimensions are associated with EM. In this cross-sectional study 129 Swedish participants, aged 69-73, were evaluated with the SHH-Q and three EM tests. Statistical analyses included Principal Component Analysis (PCA) for aim 1 along with a correlation- and linear regression analysis for aim 2. The results showed that the SHH-Q items aligned with the four dimensions as expected, but that the linear regression model with the SHH-Q in relation to EM was not significant. However, a significant positive zero-order correlation between Novelty and EM (r(90) = .19, p = .04) was found. The association between Novelty and EM highlights the possibility that engaging in novelty-oriented exploration, such as new experiences and environments, may be associated with preserved EM performance at older ages. Future research should investigate the neural correlates of this association. / Episodminnet har visat en stark åldersrelaterad försämring. Denna nedgång skulle möjligen kunna minimeras med en fysiskt aktiv och kognitivt stimulerande livsstil. Ett sätt att mäta den självupplevda förmågan att engagera sig i en sådan livsstil är med subjektiva hälsomått, som även har associerats med objektiv hälsa. Subjective Health Horizon Questionnaire (SHH-Q) mäter uppskattad individuell maxålder för engagemang i aktiviteter i relation till fyra dimensioner av livsstil: Novelty, Body, Work och Life Goals. Bland dessa föreslås Novelty vara associerad med episodminnesprestation. Det första målet med denna studie är att korroborera att frågorna i SHH-Q kan delas in i de tidigare föreslagna dimensionerna. Det andra målet är att bedöma om någon av dimensionerna är förknippade med episodminnet. I denna tvärsnittsstudie utvärderades 129 svenska deltagare i åldern 69-73, med SHH-Q och tre EM-tester. Statistiska analyser inkluderar principiell komponentanalys för mål 1 tillsammans med en korrelations- och linjär regressionsanalys för mål 2. Resultatet visade att SHH-Q frågorna kan delas in i de fyra dimensionerna som förväntat, men den linjära regressionsmodellen med SHH-Q i relation till episodminne var inte signifikant. Däremot fanns en signifikant positiv korrelation mellan Novelty och episodminne (r(90) = .19, p = .04). Associationen mellan Novelty och episodminne betonar möjligheten att engagemang i novelty-orienterat utforskande, såsom nya erfarenheter och miljöer, kan vara associerat med bevarad episodminnesprestation vid högre ålder. Framtida forskning bör utforska de neurala korrelaten av denna association.

Les Hedgehogs (Hh) sont des morphogènes multifonctionnels qui ont des rôles importants dans l'embryogenèse et la morphogenèse de plusieurs organes. Leur rôle dans le développement de la glande gastrique humaine n'est pas connu. Peu est connu de la signalisation Hh, plus précisément de Sonic Hedgehog (Shh), dans la glande gastrique humaine adulte, autant dans sa localisation et son association aux différents types cellulaires gastriques que dans son rôle fonctionnel dans cet organe.Les modèles murins de délétion classique des molécules de la signalisation Hh subissent, dans la grande majorité, une mort néonatale ou au stade somites rendant ces modèles inutiles pour l'étude du maintien de l'homéostasie du tube digestif adulte, autant au niveau de l'intestin que de l'estomac. Dans un premier temps, les patrons d'expression des différents gènes clés impliqués dans la voie de signalisation Hh dans le développement foetal humain de la glande gastrique ont été déterminés à l'aide de tissus gastriques foetaux âgés entre 14 et 20 semaines de gestation. Dans un deuxième temps, les rôles fonctionnels et physiologiques de Shh, dans l'homéostasie de l'intestin adulte et dans la morphogenèse et homéostasie de l'estomac ont été élucidés par la génération de souris possédant une délétion conditionnelle de Shh à l'épithélium de l'intestin ou de l'estomac à l'aide du système Cre/loxP. L'analyse des patrons d'expression des ligands SHH et Indian Hedgehog (IHH), des récepteurs PATCHED et SMOOTENED, des effecteurs GLI et de gènes cibles de la voie de signalisation Hh dans la glande gastrique humaine en développement, a confirmé la présence de la majorité de ces protéines dès 14 semaines de gestation. Ces effecteurs n'ont été détectés qu'au niveau des cellules à mucus de surface, des cellules du foveolae et des cellules zymogéniques mais pas au niveau des cellules pariétales. L'expression strictement épithéliale de presque toutes ces protéines suggère fortement l'activation exclusivement autocrine de cette voie de signalisation dans la glande gastrique humaine foetale. Ces patrons d'expression diffèrent de ceux retrouvés dans la glande gastrique murine foetale ou adulte. L'étude du modèle murin Villine -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh à l'épithélium intestinal, a permis d'élucider les rôles fonctionnels de Shh dans l'homéostasie de l'intestin. Nous avons constaté que Shh a un rôle spécifique dans l'homéostasie intestinale puisque les souris expérimentales présentent un allongement villositaire. Shh est également impliqué dans la maturation des cellules caliciformes et dans l'inhibition de la prolifération épithéliale intestinale.Les résultats montrent aussi que Ihh semble, quant à lui, avoir un rôle compensateur puisqu'il se relocalise dans les régions qui expriment normalement Shh. L'étude du modèle murin Foxa3 -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh dans l'épithélium gastrique, a permis d'élucider les rôles de Shh dans le développement et le maintien de la glande gastrique. Nous avons déterminé que Shh a un rôle dans la morphogenèse de la glande gastrique et dans le maintien de ce dernier. En effet, l'architecture foveolae-glande est fortement affectée par la perte épithéliale de Shh.Les résultats démontrent également que Shh a un rôle déterminant dans la différenciation des cellules pariétales puisque ces dernières sont absentes chez les souris expérimentales.

Le morphogène Sonic hedgehog (Shh) est requis pour le guidage axonal des neurones commissuraux lors du développement de la moelle épinière, phénomène impliquant des événements de réorganisation du cytosquelette d’actine. Bien qu’il soit généralement admis que le cytosquelette d’actine soit régulé via les petites GTPases de la famille Rho, un effet de Shh sur ces protéines n’a jamais été observé dans aucun contexte physiologique. Nous démontrons que Shh active les petites GTPases Rac1 et Cdc42 et que cette activation est rapide et donc, compatible avec les effets de guidage induits par Shh sur les neurones commissuraux. En parallèle, nous avons étudié l’activation de la protéine Boc, qui est un récepteur de Shh requis pour le guidage axonal des neurones commissuraux. Ces résultats contribuent à raffiner notre compréhension de la transduction cellulaire induite par Shh lors du guidage axonal des neurones commissuraux. / Sonic hedgehog (Shh) is required for axon guidance of commissural neurons during spinal cord development, which involves reorganization of the actin cytoskeleton. Even if it is known that this process is regulated by small Rho GTPases, an effect of Shh on these proteins has not been clearly demonstrated. In this study, we show that Shh activates the small GTPases Rac1 and Cdc42. This activation occurs rapidly, which is compatible with the guidance effects of Shh on commissural neurons. In parallel, we characterized the Shh-dependent activation of Boc, which is a Shh receptor required for commissural axon guidance. Taken together, these results help refine our understanding of the signal transduction mediated by Shh during axon guidance of commissural neurons.

Les neurones exprimant l'hormone de mélano-concentration (MCH) sont observés dans l'hypothalamus postérieur de tous les vertébrés, de la lamproie à l'Homme. Ces neurones sont impliqués dans diverses fonctions comme le cycle veille/sommeil ou la prise alimentaire. Ils forment une population non homogène et au moins deux sous-populations sont reconnues, chez le rat. La première sous-population est composée de neurones nés au 11ème jour de vie embryonnaire (E11) qui projettent massivement sur les régions les plus postérieures du système nerveux central. La seconde est générée à E12/E13 et les neurones la caractérisant projettent sur les régions les plus antérieures du cerveau et expriment le peptide CART (cocaine and amphetamine regulated transcript) et le récepteur NK3 (neurokinine). L'objectif de notre travail était de comprendre l'origine de ces deux sous-populations. Pour cela, nous avons utilisé des approches histologiques, moléculaires et in vitro. Les neurones à MCH sont parmi les premiers neurones à naître et à différencier leur phénotype chimique le long d'une région longitudinale définie par une prolifération intense, appelée " cell cords " par Keyser en 1972. Cette bande longitudinale est caractérisée par l'expression de gènes comme Sonic Hedgehog (Shh), Nkx2.1, Nkx2.2 et a été récemment renommée " diagonale intrahypothalamica " ou ID. La différenciation des neurones à MCH dépend de l'expression du facteur morphogène Shh et ces neurones expriment Nkx2.1 et Nkx2.2, facteurs de transcription régulés positivement par Shh. Les neurones de la première sous-population envoient des projections le long du premier tractus longitudinal à se mettre en place, le tractus postopticus (tpoc). Ceux issus de la deuxième sous-population se différencient concomitamment au développement des régions télencéphaliques et leurs projections changent de direction pour innerver les régions antérieures du cerveau sous la dépendance de protéines de guidage axonal, Nétrine1 et Slit2. Nétrine1 permet d'attirer les axones MCH exprimant le récepteur DCC précocement vers la moelle épinière et plus tardivement vers le télencéphale alors que Slit2 contraint les axones MCH exprimant Robo2 à sortir de l'hypothalamus. L'étude du modèle " MCH " permet de mettre en lumière un changement d'organisation précocement au cours du développement dans l'axe longitudinal du prosencéphale. La bande longitudinale d'expression des facteurs de transcription Shh, Nkx2.2 peut être perçue comme une extension rostrale de la colonne neurogénique médiane déjà décrite chez des espèces d'invertébrés possédant une symétrie bilatérale. Les neurones générés le long de cette colonne le sont très tôt au cours du développement.

<p>Development requires a delicate balance of proliferation and differentiation. Too little proliferation can result in dysfunctional tissues, while prolonged or heightened proliferation can result in tumor formation. This is clearly seen with the granule neuron precursors (GNPs) of the cerebellum. Too little proliferation of these cells during development results in ataxia, whereas too much proliferation results in the cerebellar tumor medulloblastoma. While these cells are known to proliferate in response to Shh, it is not clear what controls the differentiation of these cells in vivo.</p><p> Previous work from our lab has identified basic fibroblast growth factor (bFGF) as a candidate differentiation factor for these cells. In this thesis, I characterize some of the cellular and molecular mechanisms involved in FGF-mediated inhibition (FMI) of Shh-induced GNP proliferation. In addition, I employ FGFR knockouts and a bFGF gain-of-function mouse to determine whether FGF signaling is necessary and/or sufficient for differentiation of GNPs during cerebellar development. Finally, the question of whether bFGF can be effective as a therapeutic agent for in vivo tumor treatment is tested in a transplant model.</p><p> These experiments indicate that FGF signaling is neither necessary nor sufficient for GNP differentiation during cerebellar development. However, transplanted tumors are potently inhibited by bFGF treatment. Furthermore, FMI is shown to occur around the level of Gli2 processing in the Shh pathway, implying that such a treatment has promise to be widely effective in treatment of Shh-dependent medulloblastomas.</p> / Dissertation

The development of the vertebrate limb is a progressive process characterized by initial induction and patterning, concomitant growth and morphogenesis, and subsequent cell differentiation and tissue formation. Many of these processes are regulated by specific signaling centers and the environment they create. Through both classical approaches and recent molecular studies, we are beginning to understand the roles of these signaling events during limb development. However, several questions still remain and need to be further addressed. In this dissertation, I first examine how signaling molecules regulate the proximal-distal (PD) patterning of the limb. We demonstrate that early limb mesenchyme is initially maintained in a state capable of generating all limb segments by a combination of proximal and distal signals. As the limb grows, the proximal limb is established by exposure to flank-derived signal(s), whereas the distal segments are determined by distal signals when cells grow beyond the proximal influence. Thus, these results support the “two signal model” and contradict the classical view of PD patterning by a clock-based system that was postulated in the “progress zone model”. In the second part of this work, I focus on a later developmental event and study the cell- and non-cell-autonomous function of Sonic hedgehog (Shh) during limb muscle formation. Muscle progenitor cells migrate from the lateral somites into the developing limb, where they undergo patterning and differentiation in response to local signals. We find that Shh patterns limb musculature non-cell-autonomously, acting through adjacent non-muscle mesenchyme. However, Shh functions cell-autonomously to maintain cell survival in the dermomyotome and promote slow muscle differentiation. Finally, Shh signaling is required cell-autonomously to maintain Net1 expression, which in turn regulates directional muscle cell migration in the distal limb. The dissertation ends with three appendices, describing separate studies: first, mechanisms of limb loss in snakes, second, the role of Hippo signaling in limb development, and lastly a collaborative work with Dr. Jérôme Gros on limb morphogenesis. Taken together, this dissertation provides a glimpse into the diverse roles of signaling pathways during various stages of vertebrate limb development.