La crête neurale crâniale (CNC) est une structure transitoire et pluripotente de l'embryon des Vertébrés qui génère la totalité du squelette de la face et de la voûte crânienne et fournit les méninges et une vascularisation fonctionnelle au cerveau antérieur. Précocement, la CNC contrôle également la croissance du cerveau. Pour identifier les mécanismes par lesquels la CNC exerce son rôle trophique sur le cerveau, nous nous sommes intéressés à l'expression du gène Smad1, qui transduit divers voies de signalisation, et est massivement exprimé par les cellules de la CNC juste avant leur migration. L'inactivation de Smad1 par l'interférence ARN dans les CCN conduit à une microcéphalie sévère et une holoprosencéphalie partielle, qui résulte de la perte de l'expression de Fgf8 et Foxg1. Les expériences de sauvetage montrent que les cellules de la CNC régulent positivement Foxg1 indépendamment de Fgf8. De plus, nous montrons que la perte de fonction de Foxg1 dans le télencéphale affecte le développement du thalamus et du toit optique en dérégulant l'expression de Otx2 et de Foxa2 à leur niveau. Nous avons identifié les molécules médiatrices produites par les cellules de la CNC nécessaire au contrôle de l'expression de Foxg1. Nous montrons que les antagonsites de Bmp and Wnt, Noggin, Gremlin et Dkk1 sont indispensable pour initier la spécification du télencéphale. De plus, la régionalisation moléculaire des territoires télencephalique et di/mésencéphalique, requiert l'activité conjointe de Sfrp1 et Sfrp2, d'une part, et de Cerberus, d'autre part. L'ensemble des données acquises au cours de ces travaux documente les mécanismes moléculaires par lesquels la CNC participe de façon essentielle à la régionalisation moléculaire du cerveau des Vertébrés.

La crête neurale (CN) est une structure multipotente transitoire de l'embryon de vertébrés. La CN céphalique (CNC), mais pas la CN troncale (CNT), fournit des tissus mésenchymateux (squelette, derme et tissus adipeux de la face). Cette capacité de la CNC est liée à l'absence d'expression des gènes de type Hox. Cependant, les cellules de la CNT possèdent des potentialités mésenchymateuses à l'état dormant, qui peuvent s'exprimer en culture. Les mécanismes moléculaires qui régulent les potentialités mésenchymateuses de la CN le long de l'axe antéro-postérieur restent incompris. Chez l'embryon d'oiseau, nous avons étudié l'influence des facteurs de transcription Hox et Six sur la formation du mésenchyme par la CN. D'une part, nos analyses in vivo et in vitro montrent que Six1 est présent dans des cellules mésenchymateuses de la CN et du mésoderme, suggérant un rôle dans le développement musculo-squelettique de la tête. D'autre part, nous avons testé l'hypothèse d'un rôle inhibiteur des facteurs Hox. Nos résultats montrent que l'expression ectopique de Hoxa2 dans les cellules de CNC en culture inhibe la production d'ostéoblastes, sans affecter celle des cellules nerveuses et mélanocytaires. Dans la CNT, nous avons trouvé que la différentiation osseuse, cartilagineuse et adipocytaire, est fortement réduite après la surexpression de Hoxa2, sans effet sur les autres phénotypes dérivés de la CN. Ces résultats suggèrent que les potentialités mésenchymateuses de la CN sont régulées, au moins en partie, par un mécanisme commun aux cellules de CNC et CNT, mettant en jeu une inhibition de l'activité du gène Hoxa2. / The neural crest (NC) is a transitory multipotent structure of the vertebrate embryo. The cephalic NC (CNC), not the trunk NC (TNC), gives rise to mesenchymal cell types (contributing to craniofacial skeleton, dermis and adipose tissue). This capacity of the CNC has been linked to the absence of Hox gene expression in the most rostral region of the embryo. However, TNC cells do have mesenchymal potentialities, although in a dormant state in vivo, but which can be disclosed after NC in vitro culture. The molecular mechanisms that regulate mesenchymal potentials of the NC cells along the rostral-caudal axis are still elusive. Here, we have used the avian embryo model to investigate the possible influence on NC mesenchymal fate, of Hox and Six transcription factor genes. On the one hand, in vivo and in vitro culture analyses show that Six1 gene is expressed in mesenchymal cell populations derived from both cranial NC and mesoderm, suggesting a role for Six1 in muscle-skeletal development in the head. On the other hand, we have tested the hypothesis of an inhibitory action of Hox genes on NC cell mesenchymal differentiation using NC in vitro cultures. In CNC cells, we found that ectopic expression of Hoxa2 strongly reduces the production of osteoblasts, while neural and melanocytic phenotypes are unaffected. In the cultured CNT cells, overexpression of Hoxa2 results in largely impaired differentiation into bone cells, chondrocytes and adipocytes, whereas other NC derivatives are unchanged. These results suggest that mesenchymal potentials of the CNC and TNC are controlled, at least in part, via a common mechanism that involves inhibition of Hoxa2 gene activity.

Résumé non transmis / SOX10 is a transcription factor with well-known functions in neural crest and oligodendrocyte development. Mutations in SOX10 were first associated with Waardenburg-Hirschsprung disease (WS4; deafness, pigmentation defects and intestinal aganglionosis). However, variable phenotypes that extend beyond the WS4 definition are now reported. The neurological phenotypes associated with some truncating mutations are suggested to be the result of escape from the nonsense-mediated mRNA decay pathway; but, to date, no mechanism has been suggested for missense mutations, of which approximately 20 have now been reported, and about half of which are redistributed in vitro to nuclear bodies of undetermined nature and function. Here, we reported that the paraspeckle protein p54NRB, which plays a crucial role in the regulation of gene expression during many cellular processes including differentiation, and is a member of the Drosophila behavior Human Splicing (DBHS) protein family, interacts and acts synergistically with SOX10 to regulate several target genes. Interestingly, this multifunctional protein, as well as two other members of the DBHS protein family, co-localized with SOX10 mutants in nuclear bodies, suggesting the possible paraspeckle nature of these foci or re-localization of the DBHS members to other subnuclear compartments. Remarkably, the co-transfection of wild-type and mutant SOX10 constructs led to the sequestration of wild-type SOX10 in mutant-induced foci. However, only foci forming mutants exclusively found in the nucleus altered synergistic activity between SOX10 and p54NRB. We proposed that such a dominant negative effect may contribute to or be at the origin of the progressive neurological phenotype observed in affected patients.One of the roles of p54NRB is the regulation of gene expression via nuclear retention, by binding to hyperedited IRAlu sequences this protein blocks their efficient export to the cytoplasm (Zhang and Carmichael., 2001), we then decided to get into the world of editing. Editing, is a molecular mechanism characterized by the deaminase conversion of adenosines into inosines (A-to-I). In mammals, this molecular modification, is performed by a cluster of three enzymes named Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs 1-3) (Wagner RW et al., 1989).In order to evaluate the role of ADAR1 in NC development, we decided to conditionally invalidate the expression of this enzyme using the NC specific HtPA-Cre line. Two main crossing strategies were followed, one including the Rosa26R-LacZ marker (RADR crossing) to track the NCCs and one not (CADR crossing). Globally, the Adar1 deficient pups harvested from the CADR crossing presented with 100% mortality within the first three days after birth. The survival rate of the mutants generated using the second strategy (RADR) was higher, however, none of the mutants survived up to P30. In general, the mutants of the latest crossing, presented with pleiotropic NC phenotype: abnormal melanocyte, ENS and sciatic nerve defects were observed.

La neurofibromatose type1 (maladie de Von-Rechlinghausen) est une affection autosomique dominante, causée par des mutations polymorphes du gène NF1, dont la protéine, la Neurofibromine, agit comme un suppresseur de tumeur en opérant une contrôle négatif des protéines de RAS. D’un point de vue embryologique, cette maladie affecte les dérivés de la crête neurale (CN), une structure embryonnaire pluripotente, capable de générer des dérivés variés tels que des neurones, des cellules gliales, périvascullaires, squelettiques et pigmentaires. Les cellules de la CN subsistent aussi chez l’adulte, à l’état de cellule souches, pouvant être impliqués dans des processus régénératifs. Toutefois, lorsque leur programme morphogénétique est altéré, elles peuvent générer des processus tumoraux, à l’origine de tumeurs multiples dans la peau, les nerfs (tumeurs bénignes et malignes des gaines nerveuses, neurofibromes,) et le cerveau (50% des cas de tumeurs cérébrales avec un tiers de gliomes des voies optique sont cancéreuses). La compréhension des mécanismes de cette maladie est limitée par la faible corrélation qui existe entre génotypes et phénotypes, à savoir l’adéquation entre la nature hautement polymorphe des anomalies génétiques et la diversité des manifestations cliniques. L’objectif de l’étude est d’analyser les conséquences de l’invalidation du gène NF1 sur le comportement des cellules de la CN (CCN), leur prolifération, leur capacité de migration et leur potentiel de différenciation, chez un modèle expérimental. De plus, nous tentons d’élucider l’impact des modulations épigénétiques de l‘activité du NF1.Nous avons développé un système qui permet l’inactivation totale du gène NF1 dans les cellules de la CN spécifiquement en utilisant des molécules d’ARN interférent (silencing) transfectées par éléctroporation bilatérale dans les CCN, au stade précoce de la neurulation, en utilisant l’embryon de poulet comme modèle expérimental. Suite à l’invalidation du gène NF1, nous avons obtenus des déficits multi-systémiques qui consistent principalement en des altérations de la gangliogénèse céphalique, avec des phénotypes gliomateux, mais aussi des défauts périvasculaires qui affectent tant les parois adventitielles des artères branchiales, que les péricytes des capillaire faciaux et cérébraux, associés des asymétries faciales et des formations néoplasiques intra-cérébrales. Précocement, nous montrons que ces déficits peuvent être corrélés aux altérations du comportement migratoire, prolifératif et apoptotiques des cellules de la CN.Parallèlement, nous avons cherché à déterminer l’implication des régulations épigénétiques sur l’activité de NF1. Nous nous sommes focalisé sur l’activité des Histones Désacétylases (HDAC), qui contrôlent la configuration chromatinienne. Il s’avère que les transcrits de la classe I de famille des HDACs, les HDAC1, 2 et 8, normalement accumulés dans les CCN au cours de leur migration et selon un patron d’expression spatial et temporal similaire à celui de NF1, présentent des variations significatives suite au silencing de NF1. Nous avons testé l’inactivation sélective de ces gènes; Ainsi, nous montrons que l’invalidation de HDAC8 seule, permet de reproduire les altérations des phénotypes vasculaires observés chez les embryons hypomorphes pour NF1. Qui suggère un rôle prépondérant de HDAC8 dans la régulation de la vasculogenèse et de la différentiation des CCN en péricytes. Qui pourrait être par l’activation ectopique des gènes Sox9 soutenant la transdifférenciaton pathologique des péricytes en processus gliomateux ou en calcifications intracérébrales. / The neurofibromatosis-type 1 (NF1) (Von Recklinghausen disease) is an autosomal disorder, which stems from misrgulation of Neurofibromin (NF1), a gene encoding a tumour-suppressor protein which acts as a negative regulator of RAS proteins. Mutations of NF1 are causally linked to many types of tumours located in skin, nerves, but also in the brain (intra- cerebral tumours and gliomas). NF1 patients have a high risk of developing both benign and malignant tumours. The diversity of deficits and the nature of cellular lineages attribute all these tumoral manifestations to deregulation of neural crest cell (NC) derivatives. The NC is a multipotent stem cell population that contributes to a variety of cell types in vertebrate embryo, which include skeletogenic, glial, pigment cells as well as pericytes. In order to understand the pathologic process of this disease, it is essential to analyze the molecular mechanisms involved in the survival, proliferation and differentiation of NC.Our objectives are therefore to gain insights into the molecular cascade responsible for the diversity of NC derivatives at cephalic level. We opt for a drastic approach consisting in eradicating NF1 activity from NC at the beginning of their migration. In our experimental model, we can analyze developmental interactions of NC and the epigenetic regulation of the NF1 gene, at their level. Espically class1 Histone deacetylases (HDAC) family of molecules. So we have developed a system which allows complete inactivation of the NF1 gene in NC specifically using interfering RNA molecules (silencing) transfected by electroporation in the bilateral NC, during the early stage of neurulation, using the chick embryo as an experimental model.We show that HDAC8 inactivation can reproduce the alterations of vascular phenotypes observed in NF1 hypomorphic embryos. Suggesting an important role of HDAC8 in regulating vasculogenesis and differentiation of pericytes NC. That could be by ectopic activation of Sox9 gene supporting the pathological transdifférenciaton pericytes in gliomateux process or intracerebral calcifications.

Le but des recherches du laboratoire de génétique du développement est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent le développement neural des vertébrés. C’est la raison pour la quelle, j’ai identifié deux EST (BC071005 et BC077938) spécifiques de l’expression génique chez le Xenopus laevis. Sur base de la littérature, ces deux gènes présentent des profils d’expression intéressants, caractéristiques des gènes impliqués dans la neurogenèse.<p><p>Le premier clone d’ADNc code pour l’homologue du facteur de transcription Homez, contenant trois homéodomaines et deux motifs leucine zipper et dont la fonction est inconnue. Mes résultats ont montré que chez l’embryon de xénope au stade neurula, Homez est exprimé préférentiellement dans la plaque neurale, l’expression la plus forte étant détectée dans les domaines où les neurones primaires apparaissent. Plus tard, Homez est détecté dans le tube neural dans des cellules neurales postmitotiques en cours de différenciation. En accord avec ce profil d’expression, j’ai observé que Homez est régulé positivement par l’atténuation des signaux BMPs et par le facteur proneural Ngnr1 et négativement par la voie Notch. Bien que le facteur Homez ne soit pas suffisant pour induire une expression ectopique de marqueurs neuronaux dans l’embryon de xénope, j’ai pu montrer, en utilisant une approche de morpholino antisens, que celui-ci est requis en aval du facteur Ngnr1 pour la différenciation des précurseurs neuraux en neurones primaires. <p><p>Le deuxième clone code pour l’homologue du facteur CBFβ qui s’associe avec une famille de protéines CBFα1-3/Aml1-3/Runx1-3 pour former un complexe hétérodimérique liant l’ADN. Alors que chez la souris, les facteurs Runx1 et Runx3 jouent un rôle important dans la neurogenèse dans les ganglions spinaux et que chez le xénope, Runx1 est requis pour la formation des neurones Rohon-Beard, le rôle de CBFβ au cours du développement du système nerveux est actuellement mal connu. Mes résultats ont montré que chez l’embryon de xénope au stade neurula, CBFβ est coexprimé avec les facteurs Runx1-3 en bordure de la plaque neurale, mais de manière plus étendue et plus précoce. Comme attendu pour un marqueur de la bordure de la plaque neurale, j’ai observé que l’expression de CBFβ est régulée par les signaux BMP, Wnt, FGF et Notch. De manière intéressante, son expression est induite par les facteurs proneuraux alors que celle de Runx1 est inhibée. Des expériences de perte de fonction à l’aide de morpholinos antisens bloquant la traduction de CBFβ ont été réalisées. Ces expériences suggèrent que le facteur CBFβ est nécessaire à la mise en place de la CN et à la différenciation des neurones de Rohon-Beard. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le système nerveux somatosensoriel permet l'interaction entre l'organisme et son environnement. Ce système collecte, via des récepteurs périphériques, les stimuli extérieurs et les transmet au système nerveux central par les neurones sensoriels primaires, dont les corps cellulaires sont situés dans les ganglions rachidiens dorsaux. Ces neurones primaires sont spécifiques des différentes sensations et ont, pour y répondre, des récepteurs, des modalités sensorielles, des caractéristiques moléculaires différentes. Ils sont généralement séparés en 3 grandes familles: les propriocepteurs, les mécanocepteurs et les nocicepteurs, chacune de ces familles se séparant à son tour en une multitude de sous familles. Ces neurones dérivent de la crête neurale, une structure spécifique des vertébrés. Au cours de leur migration vers les ganglions rachidiens dorsaux, les cellules vont être soumises à un grand nombre de facteurs et de voies de signalisation, qui vont entrainer leur survie, leur mort ou leur différenciation. Le facteur de transcription Meis2 a été isolé par l'équipe comme un candidat pouvant intervenir dans cette différentiation des cellules en neurones différenciés. Chez les souris, son expression est spécifique de sous populations mécanoceptives et proprioceptives, et s'étend des stades précoces de développement jusqu'à l'âge adulte. La lignée conditionnelle de souris Knock Out pour Meis2, croisée avec la lignée Wnt1cre, permet l'abolition de Meis2 dans toutes les cellules de la crête neurale et ses dérivés. Le mutant issu de ce croisement meurt à la naissance, avec de nombreux problèmes phénotypiques. Cette lignée cKOMeis2 a alors été croisée avec la lignée Islet1cre, ce qui permet d'invalider le gène Meis2 dans les neurones post-mitotiques des ganglions rachidiens dorsaux. Cette souris m'a servi de modèle afin de déterminer les conséquences éventuelles de la perte de Meis2 dans les neurones sensoriels du ganglion rachidien dorsal par analyse comportementale. / The somatosensory nervous system allows the interaction between the organism and the environment. This system receives from peripheral receptors some exterior stimuli which are transmitted to the central nervous system by sensory primary neurons. Their cell bodies are located in the dorsal root ganglions (DRG). These primary neurons are specific to various sensations and are characterized by specific receptors, sensory modalities and molecular characteristics involved in their response. They are usually defined as belonging to one of three main families: proprioceptors, mecanoceptors and nociceptors, and each family is composed of a large number of subgroups. These neurons are derived from the neural crest cells to form the DRG. The cells are exposed to a number of key pathways and factors, which permit their survival, death or differentiation. The transcription factor Meis2 was isolated by our team as a good candidate to act in the differentiation or specification of these cells into sensory neurons. The expression pattern of Meis2 is shown to be specific to the mecanoceptor and proprioceptor subgroups and starts, in mice, from the early stages of development up to the adult age. To investigate the role of Meis2 the conditional strain mice Meis2 Knock Out (cKOMeis2) were crossed with the strain Wnt1cre which invalidates the gene Meis2 in all the neural crest and derived cells. The new born mice die at birth with most showing phenotypic dysfunctions. Finally, this cKOMeis2 strain was crossed with Islet1cre which specifically disrupts the Meis2 gene in post-mitotic DRG neurons. This thesis characterises the Islet1cre/+cKOMeis2LoxP/LoxP strain in order to determine the behavioural consequences of the loss of the Meis2 protein in DRG sensory neurons.

L’ectoderme embryonnaire devient spécifié en ectoderme non-neural, plaque neurale et bordure neurale à la fin de la gastrulation. Les cellules de bordure neurale sont les progéniteurs de la crête neurale et des placodes. La crête neurale est une population transitoire de cellules multipotentes, qui se forme au cours de la neurulation. Quand les bourrelets neuraux s’élèvent pour former le tube neural, les cellules de la crête neurale subissent une transition épithélio-mésenchymateuse, migrent dans l'ensemble du corps pour atteindre leur destination finale et se différencier. La crête neurale donne naissance à de multiples dérivés tels que les neurones et les cellules gliales du système nerveux périphérique, le cartilage et les os du visage, ou encore les mélanocytes. Des régulations complexes, impliquant de nombreuses signalisations et la transcription de gènes-clé, orchestrent ces événements. Cependant, les premières étapes menant à la formation de la crête neurale et à la spécification précoce de la bordure neurale sont encore peu comprises. Nous avons analysé le transcriptome de la crête neurale d'embryon de l'amphibien Xenopus laevis, à la recherche de nouveaux régulateurs des premières étapes de la formation de la crête neurale. Nous avons constaté que le régulateur de la glycolyse PFKFB4, est exprimé dans l’ectoderme dorsal de la jeune gastrula et dans les cellules de la crête neurale. Ici, nous démontrons que PFKFB4 régule la spécification de l’ectoderme via la voie de signalisation Akt, indépendamment de la glycolyse, démontrant ainsi la première fonction non-glycolytique des enzymes PFKFB. En outre, cette régulation est essentielle pour permettre aux progéniteurs de l'ectoderme d’être spécifiés en plaque neurale, crête neurale, placodes ou ectoderme non neural, mettant en évidence un nouveau point de contrôle de développement. De plus, nous démontrons que PFKFB4 régule des étapes ultérieures de la formation de la crête neurale. Notre travail met en évidence que les régulateurs du métabolisme cellulaire possèdent des fonctions non-métaboliques pour contrôler des étapes de développement au cours du développement embryonnaire. / Embryonic ectoderm becomes specified into non-neural ectoderm, neural plate and neural border at the end of gastrulation. Neural border cells are the progenitors of the neural crest and placodes. The neural crest is a transient population of multipotent cells, which forms during neurulation. As the neural border elevates to form the neural tube, neural crest cells undergo an epithelial to mesenchymal transition, migrate extensively into the whole body to reach their final destinations and differentiate. Neural crest gives rise to multiple derivatives such as neurons and glia, facial cartilage, bones, melanocytes and sympatho-adrenal cells. A complex interplay of signaling and transcriptional regulations orchestrates these early patterning events. However, the first steps leading to NC formation and early specification at the NB are less understood. We analysed the NC transcriptome of frog embryos, to look for novel regulators of the early steps of NC formation. We found that the well-known glycolysis regulator PFKFB4, is expressed in early gastrula dorsal ectoderm, and in neurula neural crest cells. Here, we demonstrate that PFKFB4 regulates ectoderm specification via Akt signaling independently of glycolysis, thus demonstrating the first non-glycolytic function of PFKFB enzymes. Moreover, this regulation is essential to allow ectoderm embryonic progenitors to be patterned into neural plate, neural crest, placodes and definitive ectoderm, highlighting a novel developmental checkpoint. Moreover, we also demonstrate that PFKFB4 regulates later steps of neural crest formation. Our work highlights that regulators of cell metabolism accumulate non-metabolic related functions to control developmental steps during embryonic development.

La morphogenèse crâniofaciale chez les vertébrés est un phénomène important, strictement régulé dans l’espace et dans le temps. Elle est basée sur une série complexe d'événements moléculaires et morphogénétiques qui implique un réseau interactionnel de gènes et de facteurs de transcriptions, tels les homéoboîtes. La crête neurale (CN) est au cœur de ce processus. Cette dernière fournit la principale source du mésenchyme crâniofacial. Cette population de cellules embryonnaires transitoires va subir une transition épithélio-mésenchymateuse et migrer en plusieurs vagues vers des sites prédéfinis puis se différencier en divers types cellulaires. La CN est à l’origine de plusieurs structures : une grande partie du squelette facial dont le maxillaire, la mandibule, l’os alvéolaire qui entoure les dents ainsi qu’une partie des tissus conjonctifs crâniofaciaux. Les cellules issues des CN sont pluripotentes et offrent un espoir en régénération osseuse et cartilagineuse. Ces caractéristiques ont généré un intérêt particulier des chercheurs pour les utiliser en thérapie cellulaire afin de réparer les défauts osseux des mâchoires. Parmi les tissus crâniofaciaux, nous avons choisi d’étudier plus avant la gencive et les cellules gingivales car leur accès est le plus facile et leurs capacités de différenciation autorisent l’observation d’autres phénotypes cellulaires.La gencive est un tissu kératinisé qui entoure les dents et recouvre l’os alvéolaire. Ce tissu est composé principalement de fibroblastes gingivaux (GFs). Parmi ces cellules, se trouvent des cellules souches gingivales (GSCs) caractérisées par leur auto-renouvellement et leur multipotence. Les GSCs sont facilement recueillies chez les patients adultes, elles montrent une plasticité importante et une activité immunomodulatrice qui en font un outil de choix pour la thérapie cellulaire. De plus, la biopsie se fait sans douleur et n’entraîne ni cicatrice ni problème fonctionnel.La première partie de mon travail de doctorat avait pour objectif d’évaluer le rôle de Msx1 dans la morphogenèse crâniofaciale et par la suite d’analyser l’os alvéolaire après une extraction dentaire afin d’analyser les mécanismes associés à ce processus et l’impact de Msx1 sur la cicatrisation osseuse.La deuxième partie de mon travail est axé sur la gencive et avait pour objectif de mettre en évidence l’origine embryologique des cellules souches orales, dont les GSCs, et de déterminer si elles proviennent des crêtes neurales, du mésoderme ou d’une mosaïque des deux. Enfin, pour appliquer nos connaissances sur l’origine embryologique des cellules souches gingivales, nous avons étudié le profil immunitaire des cellules dérivées des CN. Pour cela, nous avons déterminé la capacité phagocytaire des cellules souches gingivales murines dérivées des CN et comparé à des cellules de CN d’autres espèces vertébrées. / Craniofacial morphogenesis in vertebrates is an important phenomenon, strictly regulated in space and in time. It is based on a complex series of molecular and morphogenetic events involving an interactional network of genes and transcription factors, such as the homeobox. Neural crest (NC) is at the heart of this process. The latter provides the main source of craniofacial mesenchyme. This transient population of embryonic cells will undergo epithelial-mesenchymal transition and migrate in waves to predefined sites and to differentiate into various cell types. NC is the source of several structures: a large part of the facial skeleton including the maxillary, mandibular alveolar bone around the teeth as well as connective tissue in craniofacial portion. Cells from NC are pluripotent and offer hope for bone and cartilage regeneration. These characteristics have generated particular interest to researchers for use in cell therapy to repair bone defects of the jaw. Among the craniofacial tissues, we decided to further investigate the gums and gingival cells because their access is easier and differentiation capabilities allow observation of other cellular phenotypes.The gum is a keratinized tissue around the teeth and covers the alveolar bone. This tissue is composed mainly of populations of gingival fibroblasts (GFs). Among these populations, there are gingival stem cells (GSCs) characterized by their self-renewal and pluripotency. The GSCs are easily collected in adult patients, they show significant plasticity and immunomodulatory activity that make it a tool of choice for cell therapy. In addition, the biopsy is painless and involves neither scar nor functional problem.The first part of my PhD work was to evaluate the Msx1 role in craniofacial morphogenesis and subsequently analyse the alveolar bone after tooth extraction to analyse the mechanisms involved in this process and the impact of Msx1 on bone healing.The second part of my work focuses on the gingiva and was intended to highlight the embryological origin of oral stem cells, including GSCs and determine if they come from the neural crest, mesodermal or mosaic two. Finally, to apply our knowledge of the embryological origin of gum stem cells, we studied the immune profile derived NC cells. For this, we determined the phagocytic capacity gingival murine stem cells derived from CN and compared to cells of CN other vertebrate species.

La crête neurale est une population de cellules migratoires multipotentes qui se délaminent du tube neural et se différencient en plusieurs types cellulaires. Des altérations du réseau génique de régulation (GRN) de la CNengendrent des maladies congénitales, peu comprises. Cette thèse a pour but d’approfondir la compréhension du rôle de PAX3, un gène crucial dans le GRN de la CN, pendant le développement normal ou pathologique de la CN. Tout d’abord, nous avons caractérisé deux lignées transgéniques de X. laevis, Pax3:GFP etSox10:GFP qui permettent d’étudier l’induction et la spécification précoce de la CN ou sa migration, respectivement. Ensuite, en utilisant des analyses à large échelle, RNAseq et ChIPseq,nous avons défini le premier CN-GRN centré surPax3 chez X. laevis et avons notamment identifié quatre nouveaux gènes régulés par Pax3 :pcdh8l, ercc1 (directement) et fhl3, mmp14(indirectement). Des analyses par perte et gain de fonction de Pax3 in vivo ont permis de vérifier lapertinence de ces cibles.Puis, nous avons analysé le rôle des cibles, Fhl3,pendant le développement de la CN. Fhl3 s’est avéré être un stimulateur intracellulaire de la voie BMP qui, de manière contrôlée spatio-temporellement,est indispensable pour que les cellules cibles de BMP activent la production de WNT à un niveau suffisant pour le développement de la CN.Finalement, nous avons généré les premières lignées iPSC dérivées de patients atteints du syndrome de Waardenburg de type 1 qui ont un allèle de Pax3 muté et nous avons pu les différencier en CN. L’ensemble de ce travail apporte de nouveaux outils et de nouveaux gènes d’intérêt à étudier la CN tant chez X. laevis que chez l’humain. / The neural crest (NC) is a population of multipotent migratory cells that delaminate from the neural tube and differentiate into several cell types. Alterations in NC regulatory gene network (GRN) result in congenital diseases that are poorly understood. This thesis aims to better understand the role of Pax3, a crucial gene in NC GRN, during the normal orpathological NC development. First, we characterized two transgenic lines of X. laevis,Pax3:GFP and Sox10:GFP that allowed us to study the induction and early specification of NC or its migration, respectively. Then, using large scale analyzes, RNAseq and ChIPseq, we defined the first NC-GRN centered on Pax3 inX. laevis and identified in particular four new genes regulated by Pax3 : pcdh8l, ercc1(directly) and fhl3, mmp14 (indirectly). The relevance of these targets was verified by Pax3loss- and gain-of-function in vivo.Then, we analyzed the role of one target, Fhl3,during NC development. We have shown thatFhl3 is an intracellular stimulator of the BMP pathway, which, in a spatiotemporally controlled manner, is essential for BMP target cells to activate the production of WNT at a sufficient level for the development of NC.Finally, we generated the first iPSC lines derived from Waardenburg syndrome type 1patients with a heterozygous Pax3 loss-of function mutation and we were able to differentiate them into NC. All of this work brings new tools and new genes of interest to study NC in both X. laevis and humans.