Caractérisation de la voie de signalisation NODAL lors de la différenciation des cellules souches embryonnaires - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Characterization of the NODAL signaling pathway during embryonic stem cell differentiation

Caractérisation de la voie de signalisation NODAL lors de la différenciation des cellules souches embryonnaires

Résumé

During the development of an organism, cells differentiate and tissues self-organize spatially to form a complete living being. These phenomena are controlled by chemical signals called "morphogens" which are diffusible molecules, secreted in the extracellular medium and able to influence the differentiation of a cell. It has been shown that different concentrations of morphogen can induce different cellular identity and that the concentration of morphogen in a tissue is not spatially homogeneous. To understand how a developing tissue is organized, it is therefore necessary to know how differentiating cells decode information carried by morphogens. Among these morphogens, Nodal morphogen is of particular interest, Nodal is an important factor in the early development of the embryo, since it is involved in the specification of cell identity in embryonic and extraembryonic lineages. As it is difficult to study in an embryo quantitatively, the influence of the temporal profile of a morphogen stimulation on differentiation, we have chosen as a model system the mouse embryonic stem cells (mESC). The aim of this work was to study the influence of the temporal stimulation of different morphogens on the expression of the "Nodal" locus and on the differentiation of stem cells. To control the temporal profile of the morphogen concentration sent to cells, we use an automated microfluidic cell culture chip that allows us to observe individual cell responses in real time with the fluorescence microscope. This tool allows us to directly measure the dynamics of Nodal gene expression through different mESC lines modified to express fluorescent reporters of Nodal expression. This work made it possible to put forward an unprecedented NODAL profile out of pluripotency and a strong influence of stimulation time on the activity of the Nodal signaling pathway and on differentiation. This work is also a first step towards demonstrating the influence of cell density on the expression of the Nodal gene, but also on cell differentiation in vitro.
Lors du développement d’un organisme, les cellules se différencient et les tissus s’auto-organisent spatialement pour former un être vivant complet. Ces phénomènes sont contrôlés par des signaux chimiques que l’on appelle des « morphogènes » qui sont des molécules diffusibles, secrétées dans le milieu extracellulaire et capables d’influencer la différenciation d’une cellule. Il a été montré que différentes concentrations de morphogène peuvent induire différente identité cellulaire et que la concentration de morphogène dans un tissu n’est pas homogène spatialement. Pour comprendre comment un tissu en cours de développement s’organise, il est donc nécessaire de savoir comment les cellules en cours de différenciation décodent l’information portée par les morphogènes. Parmi ces morphogènes, on s’intéresse plus particulièrement au morphogène Nodal, Nodal est un facteur important lors du développement précoce de l’embryon, car il intervient dans la spécification de l’identité cellulaire dans les lignées embryonnaires et extra-embryonnaire. Comme il est difficile d’étudier dans un embryon de manière quantitative, l’influence du profil temporel d’une stimulation d’un morphogène sur la différenciation, nous avons choisi comme système modèle les cellules souches embryonnaires de souris (mESC). Le but de ces travaux a été d’étudier l’influence de la stimulation temporelle de différent morphogènes sur l’expression du locus "Nodal" et sur la différentiation des cellules souches. Pour contrôler le profil temporel de la concentration de morphogène envoyée aux cellules, nous utilisons une puce microfluidique automatisée de culture cellulaire qui nous permet d’observer les réponses de cellules individuelles en temps réel avec le microscope à fluorescence. Cet outil nous permet de mesurer directement la dynamique de l’expression du gène Nodal grâce à différentes lignées mESC modifiées pour exprimer des rapporteurs fluorescent de l’expression de Nodal. Ce travail a permis de mettre en avant un profil de NODAL inédit en sorti de pluripotence et une forte influence de temps de stimulation sur l’activité de la voie de signalisation Nodal et sur la différenciation. Ce travail est également un premier pas vers la mise en évidence de l’influence de la densité cellulaire sur l’expression du gène Nodal, mais aussi sur la différenciation cellulaire in vitro.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03405136 , version 1 (27-10-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03405136 , version 1

Citer

Fabien Furfaro. Caractérisation de la voie de signalisation NODAL lors de la différenciation des cellules souches embryonnaires. Médecine humaine et pathologie. Université Paris Cité, 2019. Français. ⟨NNT : 2019UNIP7198⟩. ⟨tel-03405136⟩
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