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     Biologie Moléculaire du Développement


  Responsable : Jean-François Nicolas (jfnicola@pasteur.fr)


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Les comportements des cellules (forme, polarité, mobilité, prolifération, mort, etc.) sont, chez les vertébrés, les acteurs du développement. Leur contrôle spatio-temporel permet la formation de structures souvent transitoires d'où émanent des signalisations auxquelles les cellules répondent en modifiant leurs caractéristiques. Des changements dans l'organisation spatio-temporelle des comportements des cellules créent les conditions de l'évolution des plans de formation des organismes. Pour comprendre ces aspects du développement et leur liaison avec la génétique, nous appliquons les méthodes d'analyse clonale et l'imagerie à plusieurs modèles chordés. Notre intérêt se porte sur une structure simple, le follicule pileux et des structures plus complexes, notamment le système nerveux central, l'ectoderme de surface et le mésoderme paraxial.



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Les systèmes d'analyse clonale

Cette année, nous avons cherché à complémenter la méthode d'analyse clonale rétrospective LaacZ de deux manières.

1. Nous avons évalué la possibilité d'utiliser des souris où le gène rapporteur LaacZ est introduit par recombinaison homologue derrière un promoteur conférant une expression ubiquiste, en l'occurrence le gène Rosa 26 (collaboration avec V. Wilson, Centre for Stem Cell Research, University of Edinburgh). Une collection de clones dans l'embryon à E10,5 a été produite. Comme certains participent à plusieurs tissus (Fig. 1), le système se trouve validé. Nous avons produit une nouvelle lignée de souris avec une duplication de 1000 pb dans le gène LaacZ. Elle vient s'ajouter à celle de 289 pb. Cette stratégie va permettre de répondre à des questions de potentialité des cellules (en particulier des cellules-souches de l'embryon et de l'adulte), de restriction de lignage et de comportement cellulaire (notamment ceux impliqués dans la formation des structures de l'embryon).

2. Nous avons cherché à établir un système d'induction temporelle de marquage et de clones LacZ basé sur l'exploitation des propriétés d'une recombinase Cre fusionnée à un récepteur aux oestrogènes modifié : les limites de ce système ont été cernées en comparant plusieurs lignées de souris inductrices CreRT.

Les problèmes biologiques

Nos recherches passées nous ont confronté avec le problème que pose l'exubérante utilisation des comportements cellulaires chez les chordés vertébrés, à opposer à leur modeste contribution chez les chordés invertébrés. Cela nous a amené à analyser ce problème dans une structure multi-tissulaire simple (Fig. 2) mais plastique de la souris, le follicule pileux. Son étude présente un avantage expérimental décisif : la morphogenèse s'étale sur plusieurs semaines. Toutes les étapes du processus peuvent donc être détaillées, notamment en utilisant le système de production de clones temporellement induits.

Nous avons pu définir le devenir et les comportements majeurs de toutes les cellules à l'origine de cette structure. Cela nous permettra de proposer dans l'année qui vient qu'une des solutions au problème que pose l'utilisation exubérante des comportements cellulaires par les vertébrés pourrait être dans le découplage des grandes opérations du développement, découplage basé sur la multidimensionalité des structures de l'embryon.

Dans le même ordre d'idées mais dans des structures plus complexes, nous suivons dans l'embryon du poulet le développement de la moelle épinière et du cerveau antérieur. Les techniques d'électroporation d'ADN et d'imagerie time-lapse sont utilisées de manière extensive pour définir les séquences de mouvement et l'émergence de frontières en comparaison avec des analyses clonales chez la souris.

Ces problèmes nous confrontent aussi avec la nécessité de tenter de définir les caractéristiques du développement de l'ancêtre (invertébré) des vertébrés. Dans ce but, nous avons réalisé des expériences préliminaires d'imagerie in vivo d'embryons d'amphioxus (Branchiostoma lanceolatum, Fig. 3), un représentant actuel des céphalochordés, le groupe voisin des vertébrés déjà présent au moment de l'explosion cambrienne. Le projet est de réaliser des time-lapse confocaux en 4D qui permettraient de suivre les comportements de chaque cellule de l'embryon. D'autre part, nous développons les outils nécessaires à une analyse clonale par marquage génétique chez le poisson-zèbre (Danio rerio).

Figure 1 : Un clone qui participe à la fois à plusieurs structures d'un embryon Rosa LaacZ de souris.

Figure 2 : Structure d'un follicule pileux. Plusieurs couches de cellules différentes entourent le poil. Elles sont produites par la matrice (non montrée) au cours d'un processus morphogénétique qui s'étale sur trois semaines.

Figure 3 : Gastrula d'amphioxus (section optique). Les noyaux et les mitoses des cellules sont visualisés à l'aide d'un marqueur vital, le SYTO 16.

Mots-clés: LaacZ, lignage cellulaire, embryon de souris, analyse clonale, système nerveux central, follicule pileux, amphioxus, poisson-zèbre, biologie du développement



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Françoise Kamel (fkamel@pasteur.fr) Jean-François Nicolas, INSERM (DR1, jfnicola@pasteur.fr)

Estelle Hirsinger, CNRS (CR2, ehirsing@pasteur.fr)

Luc Mathis, CNRS (CR2, lmathis@pasteur.fr)

Elena Tzouanacou, stagiaire post-doctorale (elena@pasteur.fr)

Emilie Legué, stagiaire de doctorat (elegue@pasteur.fr)

Isabelle Roszko, stagiaire de doctorat (iroszko@pasteur.fr)

Anne-Cécile Petit, stagiaire de DEA (acpetit@pasteur.fr)

Christine Mariette, technicienne supérieure IP (mariette@pasteur.fr)

Suzanne Capgras, technicienne supérieure, IP (scapgras@pasteur.fr)

Pascal Dardenne, technicien animalier, IP (pdardenne@pasteur.fr)

Claude Mourier, aide de laboratoire, IP (cmourier@pasteur.fr)

Françoise Kamel, secrétaire, IP (fkamel@pasteur.fr)


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