UNITÉ DE BIOLOGIE MOLÉCULAIRE DU DÉVELOPPEMENT

Responsable
NICOLAS Jean-François

e-mail : jfnicola@pasteur.fr


CNRS URA 1947

Département de Biologie Moléculaire
Institut Pasteur
25/28 Rue du Dr. Roux
75724 PARIS Cedex 15

Tél
01 4568 8524
Fax
01 4568 8521

Secrétariat

KAMEL Françoise, IP

Chercheurs permanents

CHOULIKA André, IP
HERBOMEL Philippe, CNRS
NICOLAS Jean-François, INSERM
HENRY Isabelle, INSERM

Stagiaires de recherche

ELOY Sophie, stagiaire
FORLANI Sylvie, Thèse
MATHIS Luc, Thèse
MONTFORT Lucile, Thèse
SIEUR Johan, DEA

Ingénieurs Techniciens Administratifs

CAPGRAS Suzanne, IP
FAUCHER Sylvie, IP

Au cours de l'année 1997, l'Unité de Biologie moléculaire du Développement a approfondi (1) l'analyse clonale du développement du système nerveux central et du système musculaire de la souris en utilisant la méthode de marquage LaacZ (création de souris mosaïque LaacZ/LacZ par un événement aléatoire de recombinaison intragénique) et (2) l'analyse de l'expression des gènes au cours des tout premiers stades du développement. Le premier sujet nous a permis de définir combien de groupes clonaux interviennent au cours du développement du cervelet et du cortex et de préciser les potentialités des cellules-souches qui les constituent. Il s'agit là des toutes premières descriptions complètes des lignage cellulaires et des territoires clonaux chez les mammifères. Le second sujet nous a permis de montrer qu'au cours des premiers clivages de l'oeuf, l'expression des gènes est bloquée à plusieurs niveaux et que ces blocages ne sont levés que par des processus associés à la réplication de l'ADN. Cela nous a amenés à proposer un co-contrôle particulier de la prolifération et de la différenciation des cellules à ces stades du développement.



Analyse clonale du cortex cérébral

(Responsable non identifié)

Pour ce qui concerne le système nerveux central, les données analysées ont concerné deux structures du cerveau : le néocortex et le cervelet. D'une manière très inattendue, les clones neuronaux qui contribuent à la formation du néocortex ont révélé une double origine clonale de cette structure. L'une des populations (déjà mise en évidence par la méthode rétrovirale) fournit des neurones organisés radiairement par rapport à la zone ventriculaire proliférative ; la seconde, jamais décrite, fournit des neurones non organisés radiairement, présentant un éparpillement isotrope dans le cortex. Cette seconde population participe aussi systématiquement aux autres structures du télencéphale (paléo- et archicortex). Pour rendre compte de l'extrême dispersion de ces clones, nous proposons une origine exogène au cortex de cette population fournissant des neurones migrants à longue distance. Cette observation permet de proposer un nouveau modèle, pluricompartimental, du développement du néocortex qui résoud les contradictions de la littérature se rapportant aux analyses rétrovirales de ces dix dernières années..

Analyse clonale du cervelet

(Responsable non identifié)

Les clones neuronaux qui contribuent à la formation du cervelet ont révélé un patterning clonal longitudinal de cette structure en deux territoires distincts. Ces caractéristiques indiquent qu'à une organisation initiale antéro-postérieure dans le tube neural succède une organisation définitive médio-latérale des clones dans le cervelet due vraisemblablement à une rotation complète et en masse de la partie alaire la plus rostrale du rhombencéphale. On observe donc une surprenante corrélation avec les patterns d'expression génique, eux aussi longitudinaux, qui suggère des contraintes mutuelles et réciproques de ces deux niveaux d'organisation. Enfin, l'organisation clonale restreinte médio-latéralement des clones conduit à une réévaluation de certaines des caractéristiques des compartiments dans cette région du système nerveux et permet de mieux saisir la dynamique des mouvements morphogénétiques à l'oeuvre. L'observation la plus nouvelle est que ces mouvements conservent les positions relatives des cellules-souches et de leur produit au cours d'un processus qui s'étale sur plusieurs semaines.

Analyse clonale du myotome

(Responsable non identifié)

Pour ce qui concerne le système musculaire, l'analyse du myotome dans l'embryon de la souris à E 11.5 a visé à tester expérimentalement le modèle de patterning clonal proposé précédemment. Ce modèle postule l'existence d'un système de cellules à capacité d'autorenouvellement qui produit durant l'axiogenèse les somites par un mode asymétrique suivant un pattern temporel. Le test a consisté à induire expérimentalement les clones à des moments précis du développement et à comparer les données aux prédictions du modèle. Plusieurs des éléments du modèle ont pu être ainsi vérifiées : (1) l'existence d'un pool de cellules à l'origine de la structure dès le début de la gastrulation, (2) l'augmentation rapide de la taille de ce pool dans les jours qui suivent et (3) une augmentation locale de la complexité clonale de la structure pour les clones induits. L'étude de clones musculaires dans des embryons plus âgés (E 12.5) a commencé. Les premières analyses indiquent que le même système de cellules à capacité d'autorenouvellement est impliqué dans le patterning des domaines musculaires hypaxiaux et épaxiaux de la souris.

Expression des gènes durant les premières divisions de l'oeuf

(Responsable non identifié)

Pour ce qui concerne l'expression des gènes au cours des premiers stades du développement, nos études ont porté sur la mise en évidence des caractéristiques fines de l'appareil transcriptionnel. Il a pu être démontrer que l'activation à distance des promoteurs par les facteurs transcriptionnels n'est mise en place que tardivement alors que la permissivité transcriptionnelle est rétablie dès la fin du stade 1-cellule. Comme l'activation à distance ne fonctionne plus dans les derniers stades de maturation de l'ovocyte, il semble que la mise au repos transcriptionnel de l'ovocyte mur implique une propriété bloquante générale mais qui épargne les régions promotrices proprement dites. Cette propriété bloquante est héritée maternellement et agit en trans sur le pronoyau mâle. Nous avons aussi analysé en détail l'état transcriptionnel des génomes parentaux dans les lignées germinales mâle et femelle. Nous proposons qu'au cours de la gamétogenése des événements épigénétiques se produisent qui ont des conséquences sur l'expression des gènes dans l'embryon. Certains de nos résultats indiquent que les systèmes de méthylation sont impliqués dans ces processus. Ces résultats montrent une évolution rapide de l'appareil transcriptionnel au début du développement dont l'inactivité initiale pourrait avoir pour but de protéger l'embryon contre toute différenciation prématurée à un stade où l'organisme passe par une période très critique où il n'est plus constitué que d'une ou quelques cellules.