O formato, posição e alinhamento corretos dos componentes oculares são definidos através de uma série de mudanças morfológicas complexas durante sua embriogênese. A retina se origina de células da vesícula óptica do tubo neural enquanto as células precursoras do cristalino surgem do ectoderma que reveste o ápice da vesícula óptica. Este ectoderma é delimitado molecularmente como pre-placoidal, sofre uma série de eventos morfogênicos durante o seu desenvolvimento inicial para formar o placóide do cristalino e, posteriormente, a vesícula do cristalino. O placóide do cristalino surge a partir do espessamento do ectoderma pre-placoidal. Posteriormente, o placóide invagina para formar a vesícula do cristalino. Durante a invaginação do placóide, as células da ectoderme que circundam o placóide (células periplacodais) também se movem para fechar a abertura do cristalino que invaginou e reconstruir o ectoderma da superfície. Aqui, nos concentramos em dois processos do desenvolvimento do olho. Nós investigamos o papel da matriz extracelular no espessamento do placóide do cristalino e a dinâmica da emissão de protrusões de membrana pelas células periplacodais durante a invaginação do placóide. A matriz extracelular desempenha papel relevante na morfogênese placodal. Por exemplo, a Fibronectina na matriz extracelular entre a vesícula óptica e o ectoderma pré-placoidal é necessária para a formação de placóide do cristalino. No entanto, a dinâmica da arquitetura de Fibronectina durante a formação do placóide é desconhecida. Assim, nosso primeiro objetivo aqui foi investigar a arquitetura da Fibronectina e da Laminina, dois importantes componentes da matriz extracelular, durante o espessamento do placóide do cristalino através de imagens confocais em 3D. Nossos dados sugerem que um padrão de Fibronectina e Laminina difuso e pontuado é restrito à região do placóide. Este padrão é mantido durante o espessamento e invaginação do placóide. Encontramos um padrão similar de Laminina na região do placóide de embrião de camundongo, sugerindo a conservação desta arquitetura neste contexto. Também demonstramos que a inibição mediada por Noggin (inibidor da sinalização de BMP), que interrompe o desenvolvimento do olho, afeta a organização da Fibronectina e da Laminina, sugerindo que a sinalização de BMP regula a organização da matriz extracelular durante o desenvolvimento do placóide do cristalino. Nosso segundo objetivo foi analisar a emissão de 5 protrusões celulares finas por células periplacodais correlacionando com o movimento de invaginação. Aqui, nós investigamos a dinâmica e composição do citoesqueleto dessas protrusões para entender sua função durante o desenvolvimento do olho. Observamos uma grande quantidade de protrusões em células periplacodais de embriões de galinha e de camundongo. Nossos resultados de quantificação com protrusões de embriões de galinha não mostraram correlação entre comprimento e direção de emissão ou com meia-vida. Nós também analisamos a diversidade na composição do citoesqueleto, uma vez que encontramos protrusões positivas para Cofilina e Tubulina. Estes dados sugerem uma população heterogênea de protrusões finas de membrana periplacodais. Finalmente, também identificamos essas protrusões em outras superfícies ectodérmicas de embriões de galinha e de camundongo, sugerindo que elas desempenham um papel no desenvolvimento de ectoderme superficial. / The correct shape, position and alignment of optic components are defined through a series of complex morphological changes during the embryogenesis of the eye. The retina originates from the neural tube´s optic vesicle while the lens precursor cells arise from the ectoderm that overlie the apex of the optic vesicle. This ectoderm is molecularly delimited as preplacodal and undergoes a series of morphogenic events during its initial development to form the lens placode and subsequently the lens vesicle. The lens placode arises from the thickening of the pre-placodal ectoderm. Subsequently, the placode invaginates to form the vesicle of the lens. During the invagination of the placode, the ectodermal cells that surround the placode (peri-placodal cells) also move to close the opening of the lens that invaginated and reconstruct the surface ectoderm. Here we focus on two processes of eye development. We investigated the role of the extracellular matrix in the lens placode thickening and the dynamics of the emission of membrane protrusions by the peri-placodal cells during the lens placode invagination. The extracellular matrix plays a relevant role in placodal morphogenesis. For example, Fibronectin in the extracellular matrix between the optic vesicle and the preplacodal ectoderm is required for the formation of lens placode. However, the dynamics of the Fibronectin architecture during placode formation is unknown. Thus, our first aim here was to investigate the architecture of Fibronectin and Laminin, two important components of the extracellular matrix, during thickening of lens placode through confocal 3D images. Our data suggest that both Fibronectin and Laminin present a diffuse and punctate pattern restricted to the placodal region. This pattern is maintained during thickening and invagination of the placode. We found a similar pattern of Laminin in the placodal region of the mouse embryo, suggesting the conservation of this architecture in this context. We also demonstrate that Noggin-mediated inhibition of BMP signalling, which disrupts the development of the eye, affects the organization of Fibronectin and Laminin, suggesting that BMP signalling regulates the organization of the extracellular matrix during the lens placode development. Our second objective was to analyse the emission of thin cellular protrusions by peri-placodal cells correlating with the lens invagination movement. Here we investigated the dynamics and 3 composition of the cytoskeleton of these protrusions to understand their function during the development of the eye. We observed a large number of protrusions in peri-satellite cells of chicken and mouse embryos. Our quantification results with chicken embryo protrusions showed no correlation between length and direction of emission or with half-life. We also analysed the diversity in the composition of the cytoskeleton, and we found protrusions positive for Cofilin and Tubulin. These data suggest a heterogeneous population of periplacodal protrusions. Finally, we have also identified these protrusions on other ectodermal surfaces of chicken and mouse embryos, suggesting that they play a role in the development of surface ectoderm.

En els darrers anys s'ha produït un gran avenç en l'enteniment dels mecanismes implicats en la inducció de la placoda òtica. Tanmateix, poc es coneix encara de com s'estableix un domini amb competència neural i un altre no-neural i aquest ha estat l'objectiu d'aquesta tesi doctoral. Hem analitzat els mecanismes moleculars rellevants per la regionalització primarenca de la placoda òtica i hem explorat el paper de Sox3 i Lmx1b en l'establiment i manteniment d'un territori competent neural, emprant l'embrió de pollet com organisme model. Els resultats mostren que el gen Sox3, inicialment expressat en un territori extens, es regionalitza en un domini òtic i epibranquial proneural. La sobreexpressió de Sox3 a estadis preòtics, indueix la generació de precursors neuronals que expressen Sox2 i Delta1, però aquests no aconsegueixen progressar a estadis de major diferenciació. A la vegada, Sox3 és capaç de inhibir la expression de Lmx1b, un gen expressat en el domini no-neural, suggerint que el seu patró final depèn de l'activitat neurogènica de la oïda interna. Finalment, presento evidències que la senyalització mitjançada per BMP té un paper primerenc en l'establiment de l'expressió de Lmx1b en el territory òtic, però que ni l'activitat de BMP ni l'expressió de Lmx1b influencien el procés de determinació neural. En conclusió, els nostres resultats posen de relleu nova informacióour dels mecanismes moleculars que governen els primers passos de la competencia neural i regionalizació de la placoda òtica en un territori neural i un no-neural. / During the last years, a great progress has been made in understanding the mechanisms involved in otic induction but the mechanism behind otic patterning into neural and non-neural domains is still an open question and the major aim of this work was to address this question. We have analyzed the molecular mechanisms underling the early regionalization of the otic placode, and explored the role of Sox3 and Lmx1b in the establishment and maintenance of a neural competent domain in the otic placode by using the chick as a model system. The results show that Sox3 expression initially expressed in a broad domain gets regionalized in otic/epibranchial proneural domain. Overexpression of Sox3 at preotic stages can induce ectopic neuronal precursor cells expressing Sox2 and Delta1 but does not allow the ectopically developed neuronal precursor cells for further differentiation. Sox3, besides providing neural competence to the proneural domain, regulates the posterior non-neural gene Lmx1b suggesting that its final expression pattern depends on the neural activity. Finally, I present evidence that BMP signaling has an early role in inducing Lmx1b expression in the otic field but that neither BMP activity nor Lmx1b expression influence neural commitment. Taken together, our results provide new information and shed light on the molecular mechanisms that underlie the first steps of the neural competence and otic patterning in proneural and non-neural domain.

Otic neuronal precursors are specified in the otic placode but interestingly do so only in the anterior domain of the otic placode, the proneural domain. In the present study, we have explored why only this territory has the competence to undergo neurogenesis, this means the early events of otic proneural regionalization and neural commitment. The proneural and non-neural domains presented complementary gene expression patterns of transcription factors and members of the Notch pathway. Overall, we propose that proneural character is acquired in the anterior territory by the action of localized ectodermal FGF8-FGF10 signaling that enhances Sox3 function. FGF signals through Sox3 activity would be essential for the specification of the proneural domain versus a non-neural territory, while Notch would be involved in refining this early regionalization. / Els precursors neurals de la oïda són especificats dins un subdomini de la placoda acústica, el domini proneural. En aquesta tesis doctoral, s'ha explorat la raó per la qual la competència neural només és adquirida en aquest subdomini. Els dominis neural i no-neural del territori presenten dominis d'expressió genètica complementaris. Aquest treball proposa que el caràcter proneural és adquirit en el subdomini anterior del territori per l'acció de FGF8 i FGF10 localitzats en l�ectoderm �tic que promouen l�acci� de Sox3. De manera que, les senyals FGF i l�activitat Sox3 s�n essencials per l�especificaci� del domini proneural, mentre que la via Notch �s necess�ria per refinar la regionalitzaci� final entre un domini neural complementari a un domini no-neural.