Spatiotemporal regulation of epithelial morphogenesis : integrating tissue mechanics and molecular signaling

Régulation spatiotemporelle de la morphogenèse épithéliale : intégration de la mécanique tissulaire et de la signalisation moléculaire Le développement embryonnaire est un processus hautement coordonné où les événements morphogénétiques se produisent avec une précision remarquable dans l'espace et le temps. Les premières étapes de la formation de l'organisme impliquent des mouvements morphogénétiques à grande échelle. Le pliage épithélial est l'un des processus fondamentaux de la morphogenèse, contribuant à l'organisation complexe des tissus. Il est piloté par la régulation spatiotemporelle des forces biomécaniques générées par le cytosquelette d'actomyosine. En utilisant l'invagination du mésoderme de l'embryon de Drosophila comme modèle, j'ai étudié comment l'actomyosine est finement régulée au niveau cellulaire pour établir une polarité mécanique à l'échelle de l'embryon, conduisant au pliage épithélial.CDans mon premier projet, j'ai exploré le rôle mécanique des tissus voisins dans la facilitation de l'invagination du mésoderme. J'ai observé qu'une forte anisotropie de tension se développe au niveau du cortex apical du tissu ventral vers la fin de la cellularisation (formation des cellules). L'ectoderme environnant maintient un niveau minimal de tension mécanique sous la régulation des gènes de la famille Bearded, essentiel pour le pliage correct du mésoderme. En utilisant l'imagerie 4D multivue, l'optogénétique et des manipulations laser multiphotoniques, j'ai montré que des altérations des propriétés tensiles de l'ectoderme environnant peuvent entraver l'invagination du mésoderme. Au niveau moléculaire, la perte de fonction de Bearded augmente la tension mécanique dans la région ventro-latérale. Une régulation optogénétique similaire de la tension a provoqué le dépliage du sillon ventral. Inversement, la dépolymérisation de l'actine F a empêché la formation du sillon ventral. Ces résultats soulignent l'importance d'une régulation fine des interactions mécaniques entre tissus pour la morphogenèse embryonnaire.Mon deuxième projet a porté sur les déclencheurs moléculaires du début de la gastrulation chez Drosophila, une période critique où l'embryon subit des réarrangements tissulaires majeurs. J'ai étudié la régulation spatiotemporelle de la dynamique de l'actomyosine, essentielle pour initier la gastrulation. J'ai découvert que dans le cortex apical du tissu ventral, les clusters de MyoII, marquant le début des mouvements de gastrulation, se forment indépendamment de la dynamique de cellularisation. J'ai également montré que des facteurs concentrant RhoGEF2 au cortex sont suffisants pour déclencher ces clusters. De plus, l'inhibition temporelle de la traduction affecte le début de la gastrulation, mettant en évidence l'importance des mécanismes de signalisation localisée et de la régulation traductionnelle. Enfin, le début de la gastrulation est corrélé à une enrichissement apical du réticulum endoplasmique (ER) et de l'appareil de Golgi, facilitant probablement la livraison localisée de protéines clés pour la contractilité de l'actomyosine, comme Cta et T48, impliquées dans la localisation et l'activation de RhoGEF2. Ces résultats apportent de nouvelles perspectives sur l'intégration des processus cellulaires et des forces mécaniques pour déclencher des événements morphogénétiques au bon moment.En plus de mes travaux principaux sur Drosophila, j'ai participé à un troisième projet sur la phase d'invagination primaire lors de la gastrulation de Paracentrotus lividus. Les résultats préliminaires de cette étude sont résumés dans l'annexe de la thèse. Ils permettent d'explorer des événements morphogénétiques similaires dans des modèles évolutivement distants, élargissant notre compréhension des mécanismes du développement précoce.