//img.uscri.be/pth/b6818626044393c13484e305b5a4d496a344a957
Cet ouvrage fait partie de la bibliothèque YouScribe
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le lire en ligne
En savoir plus

L’origine des morphogenèses épithéliales et leurs implications concernant l’évolution précoce des métazoaires, Epithelial morphogenesis : origin and implications for early metazoan evolution

De
213 pages
Sous la direction de Carole Borchellini, Alexander Ereskowsky
Thèse soutenue le 26 mars 2010: Aix Marseille 2
Les premières étapes de l’évolution animale restent obscures mais peuvent toutefois être appréhendées par l’étude comparative du développement des animaux basaux comme les éponges, les cnidaires ou les cténophores. Une des innovations majeures dans l’évolution des formes animales est l’apparition de l’épithélium, classiquement considérée comme une synapomorphie des eumétazoaires. Les homoscléromorphes sont les seules éponges à partager avec Eumetazoa la présence d’un véritable épithélium avec notamment une membrane basale contenant du collagène de type IV. Dans ce clade, la recherche des mécanismes épithéliaux sous-tendant le développement a pour enjeu la meilleure compréhension de leur origine et de leur importance dans l’évolution animale. Le travail de cette thèse a consisté à caractériser chez Oscarella lobularis des outils moléculaires responsables des morphogenèses épithéliales. Trois d’entre eux ont été étudiés chez l’adulte. Le premier, la voie WNT canonique, est capable d’induire l’invagination de l’épithélium externe de l’éponge, ce qui n’est pas sans rappeler ce même rôle dans d’autres contextes épithéliaux d’eumétazoaires. Le deuxième est la voie WNT non canonique ou « voie PCP », qui, quand elle est bloquée, empêche l’invagination initiée par la voie canonique. Enfin, le troisième outil est un membre de la famille des gènes à boîte T, OlTbx qui s’exprime spécifiquement dans l’épithélium après l’invagination sus-mentionnée. Cette expression rappelle des expressions d’autres gènes Tbx dans le feuillet endomésodermique invaginé lors de la gastrulation des eumétazoaires. L’invagination semble utiliser une partie d’un même programme génétique dans la gastrula des Eumetazoa et dans l’adulte des Homoscleromorpha. Mes résultats ouvrent des perspectives intéressantes concernant l’éventuelle reconnaissance d’un stade gastrula chez les éponges, point de discorde de la zoologie classique.
-Eponges
-Invagination
-Wnt - tbx
-Epithelium
-Evolution
The first steps of animal evolution remain obscure but, nevertheless can be better understood by comparative studies of the most basally branching animals, such as sponges, cnidarians and ctenophores. Epithelium is one of the major innovations in the evolution of animal forms and is generally considered as one of the synapomorphies of Eumetazoa. The homoscleromorphs are the only sponges, with Eumetazoa, to have a true epithelium with a basal membrane containing type IV collagen. In this clade, the investigation of epithelial processes underlying development would give insights into their origin and their importance in animal evolution. The aim of my work was to characterize molecular tools involved in epithelial morphogenesis in Oscarella lobularis. I was able to characterize three of those molecular tools. The first one is the canonical WNT pathway inducing invagination of the external epithelium of the sponge, reminiscent of the same function in other epithelial contexts in Eumetazoa. The second one is the non-canonical WNT pathway or “PCP pathway” which blocks invagination when it is inhibited. The third one is a member of the T-box genes family, OlTbx, specifically expressed in the epithelial layer formed by the above-mentioned invagination. Similarly, other Tbx genes are expressed in the endomesodermal layer during eumetazoan gastrulation. Invagination processes involved in both eumetazoan gastrula and homoscleromorph adult tissue seem to share a part (WNT/Tbx) of a common genetical program. My results provide new investigation prospects, in order to answer the difficult question of the origin of gastrulation in sponges.
-Wnt-tbx
-Evolution
-Invagination
-Sponges
-Epithelium
Source: http://www.theses.fr/2010AIX22004/document
Voir plus Voir moins

UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE
CENTRE D’OCEANOLOGIE DE MARSEILLE
THESE
présentée pour obtenir le grade de
Docteur en Océanographie
par
Pascal LAPEBIE
Sujet:
L’origine des morphogenèses épithéliales et leurs
implications concernant l’évolution précoce des
métazoaires
Soutenance prévue le 26 mars 2010 devant la commission d’examen constituée de
Michaël Manuel, Professeur, Université Pierre et Marie Curie Paris VI
Hector Escriva, Chargé de recherche au CNRS, Banyuls-sur-Mer
Laurent Kodjabachian, Chargé de recherche au CNRS, Marseille
Evelyn Houliston, Directrice de recherche au CNRS, Villefranche-sur-Mer
Julien Royet, Professeur, Université de la Méditerranée
Carole Borchiellini, Maître de Conférences, Université de la Méditerranée
Alexander Ereskovsky, Professeur, Université de Saint Petersbourg, Russieà mon grand-père,
«une revanche sur le destin»Remerciements
Difficile moment que celui des remerciements. Synonyme de fin de la thèse. Non pas
une simple période professionnelle ou d!études, c!est un moment de vie. Entier, intense et
riche. Tout s!y mélange. Dur de quitter son sujet de thèse, devenu intime. Encore plus dur
de quitter ses compagnons de thèse.
Le premier et le plus grand des merci revient à Carole Borchiellini qui a dirigé ma
thèse. Merci, Carole pour la totale confiance que tu m!as accordée. Merci pour l!excellence
de tes conseils autant scientifiques que personnels. Merci pour ton enthousiasme, ton
optimisme et ta tolérance. Merci pour ta vision si collective, si rare dans ce milieu. Merci
pour le soutien permanent et sans faille, dans les moments difficiles. Merci pour le bon
souvenir de l!encadrement des TP qui, tous les matins, ressemblaient à un parcours du
combattant mais qui finissaient toujours très bien.
Je remercie aussi chaleureusement les autres membres de l!équipe. Nicole Boury-
Esnault, Sacha (Alexander) Ereskovsky et Janus (Jean) Vacelet, figures incontournables
des éponges dans le monde, toujours disposés à partager avec passion leur savoir. Merci
à Nicole pour cet entretien fatidique au téléphone qui a fait que j!ai atterri à Endoume.
Merci, Janus, de m!avoir payé le niveau II de plongée. Merci à papa Sacha pour les
agréables moments de manips, les rigolades au MEB et pour les verres de vodka. Merci à
Carole, Eve et Sacha pour le séjour épique à Barcelone, en espérant qu!on rigolera autant
à Saint Petersbourg. Un grand merci à tous et particulièrement à Nicole, Emmanuelle et
Carole pour l!efficacité et la rapidité des corrections du manuscrit. Enfin, un bravo à nous
tous pour le travail réalisé ces dernières années en évo-dévo, on est parti de rien!
Je remercie particulièrement Eve Gazave, partenaire quotidienne durant ces années,
pour la complicité et le bon travail réalisé. On s!est bien débrouillé!
Je remercie Chantal Bézac pour sa très bonne volonté à ce que les hybridations in
situ marchent sur coupes. A m!avoir appris à manipuler le MEB, merci pour toutes ses
histoires légendaires de la station marine, toutes aussi marrantes les unes que les autres.
Merci à Dacha, (Daria Tokina) pour la qualité exceptionnelle des coupes semi-fines
présentées dans ce manuscrit. Un merci (contrarié) à Eliane Alivon pour son accueil
chaleureux et son aide technique.
Merci à Caroline Rocher pour son investissement dans la tenue du labo de «bio
mol». Merci à Christian Marschal pour son aide avec les optiques et pour sa bonne
humeur. Merci aux plongeurs, à Fred Zuberer et au pilote de l!insubmersible Armandia,
Bernard De Ligondes. Un grand merci pour les risques pris par Olivier Bianchimani pour
nous trouver des Oscarella en reproduction à la grotte Fauconnière, un jour de tempête.
Un salut à notre bien regretté Claude, menuisier-plongeur-photographe, merci pour le
barbecue le midi à la calanque, le vin rouge et sa bonne humeur permanente. Merci à
Joëlle de la part de «son poupon». Je remercie chaleureusement Agnès pour son sourire
à toutes épreuves.
Merci à tous les collaborateurs qui se sont intéressés à mon travail, Evelyn Houliston
ma future chef, Laurent Kodjabachian de l!intérêt pour ma proposition et la patience pour
les clonages... Laurent Meyer pour m!avoir fourni en BIO. Merci à Céline (dirai pas son
nom!) pour m!avoir volé de l!anti-β-caténine à la fac de pharma!Merci à Didier de m!avoir confié ses TD de «génet des pops». Merci à tous les
copains du CIES pour leur sympathie. Bravo pour cette inoubliable semaine de la science
aux Baumettes qu!on a admirablement bien menée, c!était pas gagné...
Une pensée très émue à tous les copains thésards de la station marine. Les anciens:
Karine, merci pour la bassine, l!ombre du bananier, les nages du matin autour des îles, les
sessions Martine et j!en passe. J!arrive bientôt au Chili, et ben non, fallait pas m!inviter.
Merci à Charlotte Roby (Chacha) pour les virées nocturnes (quelle descente!). Reviens
nous voir! Merci à Oriol pour ce bureau agréablement partagé (comme à la maison), merci
pour le temps pris à m!apprendre Illustrator et Photoshop et pour les belles plongées.
Merci à Daniela et à Jan pour avoir été des compagnons de bureau si agréables. Gracias
a Carolina por los mates y todo. Merci à Ferdinand d!avoir osé le sauna et le saut dans le
fjord en Suède. Merci à Jean-Ba pour les soirées grillades, les footings et les tours des
îles. Merci à Emilie pour son écoute, ses bonnes attentions et sa sympathie (mais pas son
gâteau stuffe-belle-mère). Désolé pour la porte ouverte et la «bière douce». Merci à
Gwilherm pour les bons moments passés ensemble, les rires et les nombreuses bières
gratuites du pub. Encore merci à Eve (en plus du professionnel) pour son humour si franc,
parfois acidulé... un grand merci à Bastien pour les nombreuses plongées dont THE
plongée du combattant à Callelongue. Une pensée pour les deux minots qu!on va laisser:
Marie et Pierre-Alex. Merci Marie pour les thés, cafés quotidiens, les bonnes attentions qui
rendent la vie de thésard plus légère. Merci Pierre-Alex pour avoir essayé de me
communiquer ta passion des étoiles de mer...(pas marché...désolé).
Je remercie mes proches depuis tant d!années, même si éloignés
géographiquement: Sam, Benj, Nadège, ma Cat et Adeline bien sûr. Mes amis de l!ENS:
Max, Furet, Gaby, Gigi, Gasc!, Clem et Eric. Je dois remercier, tout particulièrement Paul,
mon ami d!enfance, pour son amitié sincère, pour les fous rires de tous les jours et les
aventures de voyages. Merci à ma tante Pascale et à mon grand-père qui ont tant fait pour
moi.
Enfin, une pensée très émue aux membres de ma famille. Merci pour leur
dévouement constant, leur soutien et leur réconfort lors des difficultés dernières. Merci
pour leur refuge, là-haut, loin des tracas des basses vallées. Introduction générale 9
L"évolution, entre «diversité» et «unité» du monde vivant 10
Préambule: Unité, Diversité et Histoire 10
L"histoire de l"évolution 10
Phylogenèse, ontogenèse et homologie 12
Génétique du développement et macro-évolution 14
L"avénement de la génétique du développement 14
Les différents gènes du développement 15
«Homologie de structures» et «homologie de mécanismes» 17
L"histoire précoce des animaux 22
L"explosion cambrienne des bilatériens 22
La base de l"arbre des métazoaires est irrésolue 25
Quels sont les animaux les plus basaux? 26
Les éponges, monophylétiques ou paraphylétiques? 27
L"embryogenèse précoce des eumétazoaires révèle leur unité 34
L"origine des axes de polarités 35
Le couple BMP/chordin ? 36
L"axe dorso-ventral des bilatériens: l"inversion de Geoffroy de Saint
Hilaire 36
L"axe directeur des cnidaires et l"axe D/V sont-ils homologues? 37
Les gènes Hox? 38
Le complexe Hox et l"axe antéro-postérieur des bilatériens 38
L"axe oral/aboral et l"axe antéro-postérieur sont-ils homologues?40
La voie WNT et l"unité axiale des eumétazoaires 43
L"origine des feuillets embryonnaires. 47
Brachyury, inducteur mésodermique des chordés 50
Brachyury spécifie-t-il l"endomésoderme des eumétazoaires? 51
Des paralogues de Brachyury spécifient l"endomésoderme des
vertébrés 53Problématique 54
Résumé de l"article 1: présentation du modèle 58
Chapitre 1: 69
Les WNTs à la base de l"arbre des métazoaires 69
Approche fonctionnelle de la voie canonique 69
Introduction 70
Fonctionnement de la voie canonique 70
Résultats et Discussion 72
Résumé de l"article 2 72
Résultats complémentaires et discussion. 82
Quatre nouveaux Wnts chez O. lobularis 82
D"autres Wnts chez Amphimedon queenslandica? 84
Données fonctionnelles 85
Problématique 85
Echec de l"immunolocalisation de la β-caténine 86
Injection ectopique dans l"embryon de xénope 87
L"injection en zone ventrale, un «test WNT canonique» 87
Résultats 88
OlWNTII est actif chez le xénope 88
OlWntII est un faible inducteur d"axe surnuméraire chez le xénope 89
OlWNTII serait-il un «WNT non-canonique»? 91
Conclusions des injections d"OlWntII chez le xénope 92
Chapitre 2 95
Une voie WNT non-canonique: la «voie PCP» 95
Introduction 96
Frizzled, point focal de la signalisation WNT 96
«Voie WNT non canonique» ou «voie PCP»? 98La «voie PCP», boussole de la cellule. 99
Les mutants de PCP 99
Les mécanismes de la polarité cellulaire 103
La propagation de la polarité planaire dans le tissu 105
La «voie PCP» et les mouvements de morphogenèse 108
La «voie PCP» et les morphogenèses de type épithéliale 109
La «voie PCP» et les morphogenèses de type mésenchymateux
110
Les questions ouvertes 112
L"initiation de la polarité tissulaire? 112
La voie Rac/JNK fait-elle partie de la «voie PCP»? 114
Une «voie PCP» ou des «voies PCP»? 115
Différence dans les rôles des WNTs dans la polarité cellulaire vs.
morphogenèse 115
La question de l"implication des molécules du «coeur PCP» dans
les morphogenèses 116
«Voie PCP»: d"une définition phénotypique vers une définition
structurale et fonctionnelle 119
La «voie PCP», un ancien outil des métazoaires? 121
Résultats et discussion 122
Composants de la «voie PCP» au sein de Metazoa 122
Inhibitions de deux voies effectrices potentielles: JNK et ROCK 123
Procédure expérimentale 123
Inhibition de JNK 124
Inhibition de ROCK 130
Limites et perspectives 133
Chapitre 3 135
Un gène à boîte T marqueur du prosopinacoderme 135
Résumé de l"article 3 136
Discussion générale et perspectives 155Synthèse des résultats 156
Trois outils moléculaires de la morphogenèse adulte d"Oscarella lobularis 156
Perspective: Existe-t-il un programme génétique WNT/Tbx? 157
Signification évolutive des résultats 159
L"usage des WNTs dans l"épiderme des vertébrés et l"exopinacoderme est
convergent 159
Perspectives: Vers une origine de la gastrulation des eumétazoaires? 159
L"unité cellulaire des métazoaires 166
Bibliographie 169
Annexe 185Introduction généraleIntroduction générale
L’évolution, entre «diversité» et «unité» du monde vivant
Préambule: Unité, Diversité et Histoire
Les deux mots «diversité» et «unité» sont, à notre époque, souvent indissociables.
Le couple a envahi l!inconscient collectif, comme l!attestent à l!heure où j!écris ces lignes
les slogans des associations contre le racisme ou les joutes verbales qui animent le débat
sur l!identité nationale.
En biologie, on les rencontre souvent dans des manuels scolaires ou dans les
amphithéâtres. Toujours ensemble. A tel point qu!il peut paraître trivial de les utiliser pour
intituler un chapitre d!un devoir de Biologie. Que l!étudiant en panne d!inspiration se
rassure, le lien conceptuel sous-tendant les deux notions n!a pas toujours été aussi intuitif
qu!il n!y paraît de nos jours.
Que ce soit d!un point de vue politique, sociologique ou biologique, le lien entre
«diversité» et «unité» a trait à l!Histoire. En effet, l!unité des diverses formes tient à une
origine commune. Inversement, la diversité des différentes formes tient à leur évolution
radiative à partir d!un ancêtre commun. Si l!histoire des peuples est ancienne, celle des
formes animales auxquelles nous appartenons, n!est écrite que depuis 150 ans.
Cependant, elle est rapidement devenue une trame de fond en science, comme l!écrit
Dobzhansky: «Rien n!a de sens en biologie, si ce n!est à la lumière de l!évolution».
L’histoire de l’évolution
Il n!y a qu!à regarder autour de nous pour s!apercevoir de l'extraordinaire diversité
des formes animales. Dans nos sociétés, il peut tomber sous le sens que l!araignée au
plafond, le goëland à la fenêtre et le chat dans la rue forment une unité et ont évolué
depuis un ancêtre commun. Cependant, l!évolution est une réalité assez récente et est
encore largement contestée par les créationnistes qui la considèrent comme une théorie.
Avant d!être un fait avéré, elle n!était qu!une idée (Le Guyader, 1998) bien que le constat
de la biodiversité soit ancien. La tentative de classer la diversité du vivant se retrouve
10