Characterizing the molecular mechanisms governing cell sorting and tissue separation in early «Xenopus» development

During metazoan development, it is crucial that newly formed tissues become and remain physically separate from other tissues. Four major models have been proposed to describe the cellular mechanisms governing tissue separation, including differential adhesion, differential cortical tension, contact inhibition or selective adhesion. While differences in adhesion or in cortical tension can in principle cause sorting, experimental support largely comes from artificial systems, and convincing evidence using actual embryonic cells is limited. The goal of this project was to systematically test the potential contribution of cell-cell adhesion levels, cortical myosin contractility, cell-cell detachments and expression of unique cell adhesion molecules to cell sorting and tissue separation under developmentally relevant conditions, using ectoderm and mesoderm from Xenopus gastrulae. Each parameter was evaluated, using a series of assays designed to compare the ability of each mechanism to contribute to cell sorting and tissue separation. We found that manipulation of cadherin levels or myosin-dependent tension can at most lead to partial cell sorting tissue separation, however these effects did not appear to be a result of differential adhesion or differential interfacial tension. We found that contact inhibition, which produces a local and abrupt discontinuity in cell adhesion at heterotypic contacts, rapidly and efficiently led to separation. Altogether, this study provides the first comprehensive analysis of the major factors regulating cell sorting and tissue separation.Pendant le dévelopement métazoaire, il est crucial que les tissus nouvellement formés se séparent physiquement les uns des autres. Quatre modèles ont été proposés pour décrire les mécanismes cellulaires qui gouvernent la séparation des tissus, basé soit sur des différences entre les forces d'adhérence, sur l'expression différentielle des molécules d'adhésion, sur des différences de tension corticale ou sur une inhibition de contact dépendant des ephrines. Si des différences en l'adhérence ou en tension corticale peuvent en principe provoquer un triage de populations de cellules, ces modèles sont principalement soutenus par des expériences avec des de systèmes cellulaires artificiels, et il manque des preuves plus convaincantes utilisant des cellules embryonnaires. L'objectif de ce projet est de tester de manière systématique la contribution potentielle de l'adhérence cellulaire, de la contractilité et de phénomènes de répulsion pour le triage cellulaire et pour la séparation de tissus dans des conditions qui se rapprochent de celle des conditions naturelles de l’embryon, en utilisant l'ectoderme et le mésoderme issus du gastrula de Xénope. Chaque paramètre a été évalué, en utilisant une série de tests conçus pour comparer la capacité à former et à maintenir la séparation de deux tissus. Nous avons trouvé que les différences en adhésion ou en tension dépendante de la myosine parviennent dans le meilleur des cas à un triage partiel mais échouent à produire ou à maintenir une ségrégation nette des deux populations cellulaires. Au lieu de cela, nous avons trouvé qu’une inhibition de contact généré par les ephrines mène à une séparation rapide et efficace, grâce à la formation d’une discontinuité locale et abrupte de l'adhérence cellulaire le long des contacts hétérotypiques. Cette étude représente la première analyse comparative et systématique des principaux facteurs susceptible de contrôler la cohésion des tissus et leur séparation