Résumé :
L'apoptose est une mort cellulaire très bien caractérisée d’un point de vue morphologique et biochimique mais dont le rôle morphogénétique a longtemps été restreint à une destruction des structures transitoires ou surnuméraires (Fonction Destructrice de l’Apoptose, FDA). Plus récemment une capacité des cellules apoptotiques à modifier le comportement (migration) ou le destin (prolifération, différenciation, survie) des cellules voisines a été mise en en évidence dans des modèles expérimentaux et des contextes morphogénétiques très divers. Nous avons décidé de regrouper et nommer ces capacités au sein d'une même fonction morphogénétique, la Fonction Constructrice de l'Apoptose (FCA)
Afin de mieux comprendre le fonctionnement et l’évolution de la FCA, j'ai utilisé le cadre morphogénétique de la métamorphose, caractérisée par la présence simultanée d’apoptose et de l’ensemble des comportements et destins cellulaires, chez deux organismes éloignés phylogénétiquement, le cnidaire Clytia hemisphaerica et le tunicier Ciona intestinalis.
Chez C. hemisphaerica, j’ai identifié et caractérisé dans la larve planula en métamorphose de l’apoptose ectodermique et endodermique, la prolifération et la différenciation des i-cells en nématocytes et la migration de ces derniers. Ces résultats confortent l’utilisation de ce modèle pour étudier la FCA.
Chez C. intestinalis, j'ai démontré que la migration des Cellules Germinales Primordiales (PGC) est un exemple de FCA, permettant ainsi une caractérisation moléculaire de cette dernière.
J’ai ensuite étudié l'évolution des voies de signalisations apoptotiques par des approches phylogénétiques sur les gènes acteurs de l'apoptose, notamment les caspases, gènes au centre de la régulation de la FDA et de la FCA. J’ai ainsi montré qu'une grande modularité existe dans la régulation de l'apoptose entre les phylums, invitant à explorer plusieurs modèles pour comprendre l'évolution des fonctions morphogénétiques de l'apoptose.
----
Abstract :
Apoptosis has been considered as merely required for the removal of supernumerary cells or larval structures by dismantling cells with a characteristic and conserved set of morphological and biochemical features (Destructive Function of Apoptosis, DFA). Accumulating evidences show how apoptotic cells can trigger and modulate other cell behaviors (migration) or cell fates (proliferation, survival, differentiation) during very different morphogenetic events in numbers of animals. These studies led us to define a novel morphogenetic role of apoptosis, hereafter referred as the Constructive Function of Apoptosis (CFA).
To investigate the CFA and its evolution in animals, I initiated characterization of CFA during metamorphosis of two distantly related species with a key phylogenetic position, the cnidarian Clytia hemisphaerica, and the tunicate, Ciona intestinalis.
In C. hemisphaerica, I have identified and characterized endodermic and ectodermic apoptosis in planula larva. This apoptosis occurred in the larva at the same area and at the same time with the proliferation and differentiation of i-cells and nematocytes migration. All together, these results arguing in favor of planula metamorphosis as an excellent model to study CFA.
In C. intestinalis, I have demonstrated that primordial germ cells migration is due to CFA during the tail regression process, leading to the molecular characterization of CFA in this model.
Finally, I address the question of apoptotic signaling pathway evolution in metazoans. I have conducted robust phylogenetic reconstruction of the cell death machinery, especially on caspases that are central regulating genes in DFA and CFA, in order to establish orthology relationships between genes that compose the cell death machinery at the metazoan scale. My results suggested an unpredicted complexity of the evolution of the apoptosis regulatory network in metazoans, suggesting to increase the number of models to address the evolution of the morphogenetic functions of apoptosis.
Au cours de mon intervention à l'ISYEB, ma présentation sera tout particulièrement axée sur la troisième partie de mon travail de thèse, consacrée au modèle Ciona et à l'évolution des voies de signalisation apoptotiques chez les métazoaires.
