Signalisation et développement de la crête neurale

Consultez le rapport d'activité scientifique. (pdf 20Ko, mise à jour 15 avril 2009)

Au cours de l'embryogenèse, la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) constitue un processus morphogénétique essentiel permettant aux cellules épithéliales de devenir des cellules migrantes. Ce processus est également activé lorsque des tumeurs épithéliales développent des métastases. Dans les deux cas, un ensemble commun de gènes, dont Snail1 et Snail2, est activé. Bien que les mécanismes moléculaires de la TEM induite par Snail commencent à être élucidés au niveau cellulaire, nos connaissances sont toujours limitées en ce qui concerne la régulation en amont de ces gènes au cours du développement ou dans la biologie des tumeurs. L'objectif global de nos recherches est de comprendre comment une combinaison de molécules de signalisation diffusibles, de multiples voies de transduction des signaux et leurs réponses transcriptionnelles sont intégrées pour réguler les gènes Snail et d'autres facteurs qui contrôlent la TEM dans des conditions normales et pathologiques.

Fig. 1 

La crête neurale est un tissu embryonnaire qui subit une TEM. Afin de comprendre quel réseau génétique contrôle la formation précoce de la crête neurale au cours du développement, nous souhaitons identifier les activités spécifiques à la crête neurale (comme les facteurs qui déterminent ce destin cellulaire précoce) et les voies qui initient le processus de TEM. Nous avons identifié un réseau épistatique, agissant dans le domaine de la crête neurale, qui implique les signaux sécrétés de la famille des facteurs de croissance des fibroblastes (FGF8a), de la famille Wnt (Wnt7b), ainsi qu'une série de facteurs de transcription, tels que Msx1, Pax3 et Zic1.

Fig. 2 

Nous utilisons des embryons de grenouilles Xenopus laevis (xénope) dans la plupart de nos études car ils sont nombreux et accessibles pour la manipulation expérimentale et des outils moléculaires sophistiqués sont disponibles pour les étudier. Nous utilisons la surexpression génique in vivo et des stratégies de perte de fonction, ainsi que des analyses de prélèvement in vitro. En outre, nous avons développé un criblage à grande échelle basé sur des puces à ADN d'embryons de Xenope. Nous utilisons également des embryons aviaires et des systèmes de culture cellulaire lorsqu'il faut étudier d'autres types de TEM. En combinant des approches in vivo et in vitro à l'aide de matériel embryonnaire et de lignées cellules normales, nous espérons comprendre le contrôle moléculaire de la TEM lorsqu'elle a lieu dans un contexte normal. Nous prévoyons de comparer cette régulation normale à la régulation de la TEM au cours du processus de métastase.

Fig. 3 

Nous étudions également la régulation d'autres aspects de la différenciation de la crête neurale. Par exemple, nous avons trouvé que le gène à homéoboite Dlx5 est un régulateur essentiel de l'ostéogenèse dans les dérivés de la crête neurale.

Outre l'amélioration de nos connaissances fondamentales sur la formation et l'évolution de la crête neurale, nos recherches devraient fournir de nouvelles indications permettant de comprendre les origines de certains syndromes humains liés à des pathologies de la crête neurale. Nous espérons que notre travail trouvera également des applications pratiques en identifiant de nouveaux candidats pour le diagnostic moléculaire précoce de l'évolution tumorale et des tumeurs, ainsi que des cibles potentielles pour de futurs traitements.

Dernière mise à jour : avril 2009

Publications clés

2008

• M. Nichane, N. de Crozé, X. Ren, J. Souopgui, A. H. Monsoro-Burq and E. J. Bellefroid
  Id3 interacts with Hairy2 and downregulates its activity in Xenopus neural crest progenitors
  Dev. Biol., Aug 7. PMID: 18721802

2007

• Holleville N, Matéos S, Bontoux M, Bollerot K and Monsoro-Burq A-H
  Dlx5 drives Runx2 expression and osteogenic differentiation in developing cranial suture mesenchyme
  Dev. Biol., 304, 860–874

2005

• Monsoro-Burq AH, Wang E, Harland R.
  Msx1 and Pax3 cooperate to mediate FGF8 and WNT signals during Xenopus neural crest induction
  Developmental Cell, 2005 Feb;8(2):167-78 - Abstract
  FGF, WNT, and BMP signaling promote neural crest formation at the neural plate boundary in vertebrate embryos. To understand how these signals are integrated, we have analyzed the role of the transcription factors Msx1 and Pax3. Using a combination of overexpression and morpholino-mediated knockdown strategies in Xenopus, we show that Msx1 and Pax3 are both required for neural crest formation, display overlapping but nonidentical activities, and that Pax3 acts downstream of Msx1. In neuralized ectoderm, Msx1 is sufficient to induce multiple early neural crest genes. Msx1 induces Pax3 and ZicR1 cell autonomously, in turn, Pax3 combined with ZicR1 activates Slug in a WNT-dependent manner. Upstream of this, WNTs initiate Slug induction through Pax3 activity, whereas FGF8 induces neural crest through both Msx1 and Pax3 activities. Thus, WNT and FGF8 signals act in parallel at the neural border and converge on Pax3 activity during neural crest induction.
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2003

• Holleville N, Quilhac A, Bontoux M, Monsoro-Burq AH.
  BMP signals regulate Dlx5 during early avian skull development.
  Dev Biol., May 1, 257(1):177-89 - Abstract
  The vertebrate skull vault forms almost entirely by the direct mineralisation of mesenchyme, without the formation of a cartilaginous template, a mechanism called membranous ossification. Dlx5 gene mutation leads to cranial dismorphogenesis which differs from the previously studied craniosynostosis syndromes [Development 126 (1999), 3795; Development 126 (1999), 3831]. In avians, little is known about the genetic regulation of cranial vault development. In this study, we analyze Dlx5 expression and regulation during skull formation in the chick embryo. We compare Dlx5 expression pattern with that of several genes involved in mouse cranial suture regulation. This provides an initial description of the expression in the developing skull of the genes encoding the secreted molecules BMP 2, BMP 4, BMP 7, the transmembrane FGF receptors FGFR 1, FGFR 2, FGFR 4, the transcription factors Msx1, Msx2, and Twist, as well as Goosecoid and the early membranous bone differentiation marker osteopontin. We show that Dlx5 is activated in proliferating osteoblast precursors, before osteoblast differentiation. High levels of Dlx5 transcripts are observed at the osteogenic fronts (OFs) and at the edges of the suture mesenchyme, but not in the suture itself. Dlx5 expression is initiated in areas where Bmp4 and Bmp7 genes become coexpressed. In a calvarial explant culture system, Dlx5 transcription is upregulated by BMPs and inhibited by the BMP-antagonist Noggin. In addition, FGF4 activates Bmp4 but not Bmp7 gene transcription and is not sufficient to induce ectopic Dlx5 expression in the immature calvarial mesenchyme. From these data, we propose a model for the regulatory network implicated in early steps of chick calvarial development.
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• Monsoro-Burq A-H, Fletcher R. and Harland R.
  Neural crest induction by paraxial mesoderm requires FGF but not Wnt signaling in Xenopus embryos.
  Development, 130, 3111-3124 - Version complète