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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

Le TNF-α est une cytokine pro-inflammatoire du système immunitaire qui, lorsque sa production est déréglée, induit de nombreuses pathologies chez l’homme (cachexie, arthrite rhumatoïde, etc.) Outre une régulation transcriptionnelle de cette cytokine, il existe aussi une régulation post-transcriptionnelle permettant un contrôle affiné de sa production. Le laboratoire de Biologie du Gène étudie cette régulation post-transcriptionnelle faisant intervenir une séquence consensus dans l’ARNm appelée séquence AU-riche (ou ARE pour AU-rich element) et les protéines qui y sont impliquées. Généralement, les ARNm porteurs d’ARE codent pour des protéines dont l’expression est transitoire. Ces gènes requièrent un contrôle très précis de leur expression et c’est pourquoi, en plus d’être soumis à de nombreux contrôles transcriptionnels, la traduction et la stabilité de leurs ARNm sont très finement régulées. La réponse immune innée implique de nombreux ARNm de ce type. Jusqu’à présent, la fonction de la protéine TIAR dans la régulation de l’expression du TNF-α n’a pas été complètement élucidée. Outre le TNF-α, la participation à la réponse immune innée de nombreuses protéines encodées par des ARNm porteurs d’ARE pourrait conférer à la protéine TIAR un rôle de régulateur essentiel dans le contrôle de l’inflammation. Nous avons donc générés plusieurs lignées de macrophages RAW 264.7 surexprimant la protéine TIAR entière ou différents mutants de TIAR afin de déterminer, par une analyse globale par puces à ADN, les ARNm cibles de TIAR au cours de la réponse immune. Cette approche nous a permis de démontrer que la protéine TIAR exerce un contrôle sur le métabolisme de l’ARNm du TNF-α et de MKP-1 (MAP kinase phosphatase 1), une phosphatase majeure dans la voie de signalisation de la MAPK p38. Cette voie de signalisation joue un rôle essentiel dans la stabilisation et la traduction de nombreux ARNm porteurs d’ARE encodant des protéines de la réponse inflammatoire. D’autre part, nous avons voulu étudier in vivo la fonction de la protéine TIAR au cours de la réponse immune. Nous avons, dans ce but, généré des souris transgéniques surexprimant l’isoforme courte de la protéine TIAR. Si nous n’avons pas encore pu mesurer les effets d’une surexpression de TIAR sur la réponse inflammatoire chez ces souris, ces individus transgéniques ont révélé qu’une expression anormale de la protéine TIAR induit une létalité importante au cours du développement embryonnaire. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La crête neurale (CN) est une structure transitoire apparaissant en bordure de la plaque neurale chez les embryons de vertébrés. Au cours du développement embryonnaire, les cellules de la CN prolifèrent, subissent une transition épithélio-mésenchymateuse, migrent et se différencient en de nombreux types cellulaires tels que des neurones et cellules gliales du système nerveux périphérique, des mélanocytes, des cellules musculaires lisses ou des élements du squelette cranio-facial. Afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires contrôlant la prolifération et la spécification des cellules de la CN, nous avons étudié le rôle de deux facteurs de transcription, Hairy2 et Stat3, via des expériences de perte et gain de fonction chez l’embryon de xénope. <p>Le gène Hairy2 code pour un facteur de transcription bHLH-O répresseur. Il est exprimé précocement au niveau de la bordure de la plaque neurale incluant la CN présomptive. Nous avons montré que Hairy2 est requis pour la prolifération des cellules de la CN en aval de signaux FGFs et qu’il maintient les cellules dans un état indifférencié en réprimant l’expression précoce des gènes spécifiques de la CN. Hairy2 réprime aussi la transcription du gène Id3 codant pour un facteur HLH essentiel à la prolifération des cellules de la CN. Id3 affecte également Hairy2. Nous avons observé que la protéine Id3 interagit physiquement avec Hairy2 et bloque son activité, démontrant que les interactions entre Hairy2 et Id3 jouent un rôle important dans la prolifération et la spécification des cellules de la CN. <p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La présente thèse a été évaluée par un jury composé des personnes suivantes: Molly Kao, Présidente-rapporteuse; François Duchesneau, Directeur de recherche; Frédéric Bouchard, Membre du jury; Stéphane Schmitt (CNRS, Paris), Examinateur externe; Jean-François Pflieger (UdeM - Biologie), Représentant du doyen de la FESP. / L'objectif premier de cette thèse est de démontrer l'existence d'une logique de la découverte embryologique à l'œuvre dans la genèse de l'Entwicklungsmechanik et renouvelant l'opposition entre préformation et épigenèse. L'articulation d'une typologie du développement et d'une heuristique mécaniste alimente d'une part la réduction causale des phénomènes. L'expérimentation embryologique dévoile d'autre part des phénomènes complexes de régulation épigénétique qui forcent les biologistes à transformer leurs modèles explicatifs. Cette thèse analyse d'abord le rôle de la théorie darwinienne dans l'établissement d'une heuristique mécaniste appliquée à la morphologie. L'Entwicklungsgeschichte d'Ernst Haeckel opère alors la synthèse du programme embryologique de Karl von Baer et de la théorie darwinienne et la réduction physiologique de l'épigenèse typologique schématisée par la loi biogénétique de récapitulation. Une physiologie du développement s'émancipe de la méthodologie haeckelienne et de son cadre phylogénique. Prenant le relais de la physique du développement menée par Wilhelm His (1874), Wilhelm Roux réalise une synthèse physiologique du darwinisme dans Der Kampf der Theile im Organismus (La Lutte des parties dans l'organisme 1881). Une troisième partie de la thèse est consacrée à l'Entwicklungsmechanik et à ses rapports avec le néo-darwinisme d'August Weismann. On y retrace les étapes primordiales de la conception nucléo-idioplasmique de l'hérédité. Les découvertes de la mitose et de la fécondation (1873-1884), combinées à la théorie de Carl von Nägeli (1884), servent de préalables au néo-préformationnisme weismannien; dès 1885, Weismann postule ainsi une prédétermination interne du développement qui se réaliserait par division inégale de qualités héréditaires sises dans l'architecture chromatique du noyau. Cette théorie trouve appuie dans des expérimentations de destruction de blastomères (Chabry 1887, Roux 1888) mais est remise en cause par la découverte de la Theilbildung (Hans Driesch 1892). La réorganisation des destins morphogénétiques de cellules en différenciation (Umdifferenzierung) échapperait donc à la modélisation mécanique du développement. Deux issues au problème sont analysées : (1) l'invention du premier modèle d'induction embryonnaire (Driesch 1894) combinée à une épigenèse néo-vitaliste; (2) la théorie organiciste d'Oscar Hertwig, alliant les principes de la théorie cellulaire à une critique de l'application biologique de la causalité mécanique. L'analyse épistémologique des moments fondateurs de l'embryologie expérimentale éclaire comment une logique de la découverte a pris en compte présupposés préformationnistes et modèles mécanistes, structurant ainsi le devenir de la biologie développementale contemporaine. / The main goal of this dissertation is to demonstrate the existence of a logic of embryological discovery which contributed to the genesis of Entwicklungsmechanik, and which renewed the opposition between preformation and epigenesis. On the one hand, the synthesis between a typology of development and a mechanistic heuristic led to a causal reductionist account of phenomena. Embryological experimentation, on the other hand revealed complex processes of epigenetic regulation which forced biologists to transform their models of explanation. This dissertation begins with an analysis of the role of Darwinism in the development of a mechanistic heuristic applied to morphology. Ernst Haeckel's Entwicklungsgeschichte proposed a synthesis between Karl von Baer's embryological program and Darwinism, which led to a physiological-reductionist view of typological epigenesis on the basis of the recapitulation law. A physiology of development thus frees itself from Haeckelian methodology and its phylogenic framework. While relying on Wilhelm His' physics of development (1874), Wilhelm Roux carried out a physiological synthesis of Darwinism in Der Kampf der Theile im Organismus (The Struggle of Parts in the Organism 1881). The third part of this dissertation examines the Entwicklungsmechanik and its relationship to August Weismann's Neo-Darwinism. The essential steps of the nuclear-idioplasmic theory of heredity are then described. The discoveries of mitosis and fertilization (1873-1884), combined with Carl von Nägeli's theory (1884), served as preconditions to Weismann's Neo-Preformationism. By 1885 Weismann postulates the existence of an internal predetermination of development, which would be carried out by unequal division of inherited qualities located in the nucleus chromatic architecture. This theory is first supported by experiments on blastomere destruction (Chabry 1887, Roux 1888), but it ends up being challenged by the discovery of Theilbildung (Hans Driesch 1892). The coordinated actions of differentiating cells which led to the reorganization of their morphogenetic fates (Umdifferenzierung) could not be accounted for by a mechanical model of development. Two outcomes are then examined: (1) the development of the first model of embryonic induction (Driesch 1894) coupled with a Neo-vitalistic epigenesis; (2) Oscar Hertwig's organicism, which combined principles of cell theory with a rejection of the use of mechanistic causality in biology. An epistemological analysis of experimental embryology's founding principles thus shows how a logic of discovery has structured the evolution of contemporary developmental biology by taking into account preformationist ideas and mechanistic models.

In der Entwicklung des peripheren Nervensystems formen Schwannzellen eine Myelinscheide um Axone mit einem Durchmesser von mehr als 1 μm durch die Bildung multipler kompakter Membranschichten. Voraussetzung einer optimalen Nervenleitgeschwindigkeit ist dabei ein physiologisches Verhältnis der Dicke der Myelinscheide zu dem jeweiligen Axondurchmesser. Eine zentrale Rolle spielt dabei der axonale EGF-like growth factor NRG1 Typ III, der ErbB2/3- Rezeptoren der Schwannzelle bindet. Der PI3K-AKT-Signalweg ist ein bekannter intrazellulärer Effektor des ErbB2/3-Rezeptors und wurde bereits mit dem Prozess der Myelinisierung in Verbindung gebracht. Um die spezifische Funktion des PI3K-AKT-Signalwegs in Schwannzellen zu erforschen, generierten wir mit Hilfe des Cre/LoxP-Systems Mausmutanten, die eine zellspezifische Inaktivierung des Gens Phosphatase and Tensin Homolog (Pten) in myelinisierenden Gliazellen aufweisen (Pten-Mutanten). Der Verlust der Lipidphosphatase PTEN führte zu einer Anreicherung ihres Substrates, des second messenger Phosphatidyl-(3,4,5)-Trisphosphat (PIP3), und damit zu einer gesteigerten Aktivität des PI3K-AKT-Signalwegs in den Schwannzellen der Pten-Mutanten. Wir beobachteten in den Pten-Mutanten eine ektopische Myelinisierung von unmyelinisierten C- Faser-Axonen sowie eine Hypermyelinisierung von Axonen bis 2 μm Durchmesser. Bei Axonen über 2 μm Durchmesser kam es zu Myelinausfaltungen und fokalen Hypermyelinisierungen (Tomacula) anliegend an Regionen des unkompakten Myelins (Paranodien und Schmidt- Lantermann-Inzisuren). Weiterhin bildeten die mutanten Remak-Schwannzellen unkompakte Membranwicklungen um nicht-myelinisierte C-Faser-Axone und um Kollagenfaserbündel aus („Remak-Myelin“). Sowohl in den Regionen unkompakten Myelins als auch in Remak- Schwannzellen konnte eine erhöhte Aktivität des PI3K-AKT-Signalwegs nachgewiesen werden. Vermutlich setzt die Anreicherung von PIP3 mit Überaktivierung des PI3K-AKT-Signalwegs in den mutanten Gliazellen einen zellautonomen Prozess der Umwicklung von Axonen in Gang. Die zusätzliche Bildung von „Remak-Myelin“ um Kollagenfasern, die keine Membranoberfläche besitzen, weist darauf hin, dass dieser Prozess nicht von einer bidirektionalen axo-glialen Kommunikation abzuhängen scheint. Die beobachteten Tomacula und Myelinausfaltungen zeigten Ähnlichkeiten mit Mausmodellen für hereditäre Neuropathien des Menschen, wie HNPP und CMT4B. Wir vermuten, dass PTEN im unkompakten Myelin unkontrolliertes Membranwachstum verhindert und dass eine gestörte Balance von Phosphoinositiden einen Pathomechanismus von tomaculösen Neuropathien darstellt. Somit identifizieren wir den PI3K-AKT-Signalweg als ein mögliches Ziel zukünftiger Therapiekonzepte für hereditäre Neuropathien des Menschen.

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