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     Génétique Moléculaire de la Morphogénèse - URA CNRS 2578


  Responsable : ROBERT, Benoît (brobert@pasteur.fr)


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Notre laboratoire étudie la fonction des gènes à homéoboîte Msx, à l'aide de mutants de souris que nous avons produits. Ces gènes sont impliqués dans la transduction de signaux moléculaires (BMP, WNT…) à des sites majeurs d'induction embryonnaire (apex du bourgeon de membre, mais aussi ligne médiane dorsale du tube neural). Des données suggèrent que leur expression caractérise certaines cellules souches. À travers ces gènes, nous étudions les mécanismes fondamentaux de l'induction embryonnaire et de la plasticité cellulaire.



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Introduction

Le laboratoire de Génétique moléculaire de la Morphogenèse se consacre à l'étude des propriétés et de la fonction des gènes à homéoboîte Msx1 et Msx2. Ces gènes sont exprimés intensément dans des régions d'induction entre ectoderme et mésoderme. Nous avons inactivé Msx1 et Msx2 par insertion du gène rapporteur nlacZ à chacun des deux locus, ce qui permet de suivre leur expression pendant le développement de l'embryon et chez l'adulte, et de mieux cerner les phénotypes mutants. Les doubles mutants Msx1 :Msx2 ont permis d'étendre considérablement ces analyses. Ces mutants confirment l'implication des gènes Msx dans la transduction de signaux inducteurs à l'œuvre dans l'organogenèse, en particulier dans l'émergence et la morphogenèse du membre et dans la formation de la ligne médiane dorsale du tube neural, chez les vertébrés.

Rôle des gènes Msx dans la morphogenèse du membre (Yvan Lallemand, Vardina Bensoussan, Cécile Saint Cloment).

Les doubles mutants Msx1:Msx2, à l'état homozygote, présentent de graves déficiences des membres. Les éléments antérieurs du squelette (comme le radius ou le tibia) y manquent. Au niveau de l'autopode, la situation est plus complexe: souvent, les éléments antérieurs (tel le pouce) font défaut, mais on observe régulièrement une polydactylie paradoxale. Nous avons montré qu'aux stades précoces, les gènes Msx sont requis pour la spécification de la polarité dorso-ventrale du membre, dans la région antérieure. L'identité dorsale ou ventrale dépend de la signalisation par BMP2, 4 et 7, et les gènes Msx sont requis pour la transduction des signaux BMP. Faute de polarisation dorso-ventrale, la crête apicale ectodermique ne se forme pas dans la région antérieure et en conséquence, la croissance du membre et la formation des différents éléments du squelette est affectée antérieurement chez le mutant Msx1:Msx2. Secondairement, on observe souvent une prolifération excessive de l'autopode et l'apparition d'une polydactylie antérieure, qui pourrait également impliquer la voie de signalisation BMP. Les tissus néoformés conservent cependant une identité postérieure, et nous avons démontré que les gènes Msx sont indispensables à l'acquisition de l'identité antérieure. La polarisation antéro-postérieure du membre dépend du système de signalisation Shh / Gli3. Nos données révèlent des interactions entre ces gènes et les Msx, montrant que les Msx jouent un rôle essentiel dans plusieurs voies de signalisation.

Rôle des gènes Msx dans la formation de la ligne médiane dorsale du tube neural (Yvan Lallemand, Matthieu Genestine, Cécile Saint Cloment).

Les gènes Msx1 et Msx2 sont aussi exprimés dans la ligne médiane dorsale du tube neural (plaque du toit). Nous avons montré précédemment que, chez le mutant Msx1, la ligne médiane du diencéphale est affectée et perd son identité, corrélativement à l'interruption de la signalisation par WNT1. Chez le double mutant Msx1:Msx2, ces défauts s'étendent au mésencéphale et s'accompagnent souvent d'exencéphalie. Au contraire, au niveau de la moelle épinière, la ligne médiane dorsale est conservée et même contient des cellules surnuméraires. En première analyse, ces cellules sont maintenues par déficit d'apoptose. Ces résultats indiquent que les mécanismes de formation de la ligne médiane dorsale sont différents dans l'encéphale et la moelle épinière, et ouvrent la voie à l'étude de l'identité et du destin des cellules de la plaque du toit.

L'expression de Msx comme signature d'un état de plasticité cellulaire (Olivier Goupille, Julie Moreau; en collaboration avec Didier Montarras, Unité de Génétique moléculaire du Développement et Ana Cumano, Unité du Développement des Lymphocytes).

Au cours du développement, les gènes Msx sont exprimés, aux sites d'induction, dans des cellules mésenchymateuses qui prolifèrent et peuvent donner naissance à plusieurs lignages cellulaires (os, tendon, derme...). Ils sont également induits dans les blastèmes de régénération chez les amphibiens et les poissons. Ces propriétés suggèrent que l'expression des gènes Msx peut être liée à un état de plasticité cellulaire caractéristique des cellules souches pluripotentes. Grâce au gène rapporteur nlacZ introduit dans Msx1 et Msx2, nous avons observé l'expression de ces gènes dans des cellules éparses chez la souris adulte, en particulier dans les vaisseaux sanguins et la ligne médiane du tube neural. Dans les vaisseaux sanguins, leur expression est strictement régionalisée au niveau de l'arbre vasculaire et restreinte à une sous-population de cellules du muscle lisse vasculaire. Nous avons produit, avec l'aide de la plate-forme d'Ingénierie Génétique Murine de l'Institut Pasteur, des souris exprimant la GFP sous contrôle du gène Msx2, qui nous permettront d'isoler ces cellules au FACS et d'étudier leurs propriétés, en particulier leur capacité de différenciation et de régénération. Ce travail se développe dans le cadre du GPH "Cellules Souches" de l'Institut Pasteur.

Photo: expression des gènes Msx dans l'arbre vasculaire de la souris adulte

a) Msx2 est exprimé intensément dans la paroi des artères périphériques (ici, une fémorale) chez la souris adulte (flèche). L'expression présente un profil hélicoïdal caractéristique des cellules du muscle lisse. Dans la veine adjacente, on observe un profil ponctué (pointe de flèche). b) Msx1 est exprimé à un niveau moindre dans l'artère fémorale (flèche), mais fortement dans les artérioles où il pourrait marquer les péricytes (pointes de flèches).

Mots-clés: Induction embryonnaire, organogenèse, bourgeon de membre, système nerveux central, signalisation intercellulaire, muscle lisse vasculaire, cellules souches



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Croullebois, Elisabeth, celisa@pasteur.fr Robert, Benoît, Chef de Laboratoire, Institut Pasteur, brobert@pasteur.fr

Lallemand, Yvan, Chargé de Recherche, Institut Pasteur, yvanlal@pasteur.fr

Goupille, Olivier, Stagiaire Postdoctoral, Institut Pasteur ogoupi@pasteur.fr

Bensoussan, Vardina, Etudiante en thèse, Paris VI, vbensou@pasteur.fr

Genestine, Matthieu, Etudiant Master 2, Paris VI, genestin@pasteur.fr

Moreau, Julie, stagiaire (licence professionnelle) Paris VII jmoreau@pasteur.fr

Saint Cloment, Cécile, Technicienne Supérieure, Institut Pasteur, ccloment@pasteur.fr

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