Caractérisation de la voie de signalisation NODAL lors de la différenciation des cellules souches embryonnaires
Characterization of the NODAL signaling pathway during embryonic stem cell differentiation
par Fabien FURFARO sous la direction de Pascal HERSEN et de Benoît SORRE
Thèse de doctorat en Physique. Biophysique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le vendredi 27 septembre 2019 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • Cellules souches embryonnaires de souris
  • Cellules souches pluripotentes induites
  • Différenciation cellulaire
  • Imagerie en biologie
  • Microfluidique
  • Morphogenèse
  • Protéine Nodal
  • Récepteurs TGF-bêta
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Mots clés
Dynamique de signalisation
Resumé
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.