The Role of SHH Signaling in Regulating Species-Specific Jaw Size - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

The Role of SHH Signaling in Regulating Species-Specific Jaw Size

Le rôle de la signalisation SHH dans la régulation de la taille de la mandibule spécifique à l'espèce

Zuzana Vavrušová
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1273987
  • IdRef : 25818213X

Résumé

Changes in jaw size during evolution have been crucial for the adaptive radiation of vertebrates. However, abnormal variation in jaw size is associated with human birth defects and disease. The evolution of species-specific jaw size is due in part, to early developmental mechanisms that are regulated by neural crest mesenchyme (NCM). One such mechanism involves precisely timed interactions between NCM and adjacent epithelium. These interactions are mediated by multiple signaling pathways including Sonic Hedgehog (SHH). SHH signaling plays a role in a variety of developmental processes including cell proliferation. We examine duck, chick, and quail embryos and find that duck start with more NCM in their mandibular arch and have longer cell cycle. We hypothesize that the response of NCM to SHH signaling is species-specific, which affects proliferation and generates differences in jaw size. We test our hypothesis in vivo by quantifying expression of SHH pathway members in duck, chick, quail, and quail-duck chimeras. We find that NCM mediates species-specific expression for key pathway members. We also test, in vitro, if the response to SHH signaling in NCM is intrinsically species-specific. We treat mandibles with different levels of recombinant SHH protein or a pathway inhibitor (i.e., cyclopamine). We also overexpress a SHH binding protein, which alters jaw size and its knock-down results in jaw asymmetry. These experiments reveal that species-specific differences in SHH signaling are mediated by NCM and are cellautonomous.
Les changements de la taille de la mandibule au cours de l'évolution ont été cruciaux pour le rayonnement adaptatif des vertébrés. Cependant, une variation anormale est associée à des malformations congénitales humaines et à des maladies. L'évolution des différences de la taille de la mandibule spécifiques à l'espèce est causée en partie par des mécanismes du développement précoces qui sont régulés par le mésenchyme de la crête neurale (MCN). Un de ces mécanismes implique des interactions précisément déterminées entre le MCN et l'épithélium adjacent qui facilitent la croissance de la mandibule spécifique à l'espèce. Ces interactions sont médiées par des multiples voies de signalisation, y compris Sonic Hedgehog (SHH). La signalisation SHH joue un rôle dans une variété des processus de développement, y compris la prolifération cellulaire. Nous examinons les embryons du canard, du poussin et de la caille et constatons que le canard a la population progénitrice de NCM migrant dans l’arc branchial la plus grande et a une dynamique de prolifération distincte, avec un cycle cellulaire plus long. Nous émettons l'hypothèse que la réponse du MCN à la signalisation SHH est spécifique à l'espèce, et celui affecte la prolifération ce qui génère des différences dans la taille de la mandibule. Nous testons notre hypothèse in vivo en quantifiant l'expression des membres de la voie SHH chez le canard, le poussin, la caille et les chimères caille-canard. Nous constatons que le MCN est le médiateur des niveaux d'expression spécifiques à l'espèce pour les membres clés de la voie. Nous testons, in vitro, si la réponse à la signalisation SHH dans MCN est intrinsèquement spécifique à l'espèce. Nous traitons les mandibules avec des différents concentrations de la protéine SHH ou un inhibiteur de la voie SHH (i.e., la cyclopamine). Également, nous surexprimons un corécepteur de la protéine SHH ce qui résulte en une altération de la taille de la mandibule et son knock-down en une asymétrie mandibulaire. Nos résultats révèlent que les différences spécifiques à l'espèce dans la signalisation SHH sont médiées par MCN et sont autonomes des cellules.
Fichier principal
Vignette du fichier
74351_SZOLGAYOVA_2021_archivage.pdf (44.63 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04175259 , version 1 (02-08-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04175259 , version 1

Citer

Zuzana Vavrušová. The Role of SHH Signaling in Regulating Species-Specific Jaw Size. Development Biology. Université Paris-Saclay, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASL051⟩. ⟨tel-04175259⟩
50 Consultations
18 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More