Rôle de la voie de signalisation Notch au cours de la délamination neurale chez l’embryon de vertébré

The embryonic neural tube is initially composed of elongated cycling neural progenitors whose apical attachments with their neighbors ensure a cohesive network surrounding the luminal surface. As neural progenitors commit to differentiation, prospective neurons translocate their nucleus to the basal side and eventually withdraw their apical endfoot from the ventricular surface. Nevertheless, the cellular and molecular events that accompany the delamination process and the mechanisms allowing the neural tube to preserve its epithelial integrity as increasing numbers of nascent neurons delaminate, have been little explored. At the level of gene regulation, the balance between proliferation and differentiation relies largely on the interplay between Notch target genes and proneural genes. Notably, neural differentiation is accompanied by increased levels of proneural genes and loss of Notch activity. However, the temporal coordination between these two events and importantly, how the loss of Notch signaling is integrated during the delamination process in order to preserve neuroepithelial integrity is still unknown. To tackle these fundamental questions, I used the chick embryonic spinal cord as a model. By taking advantage of a Notch reporter transgenic chicken line, I have shown that Notch signaling, which is classically associated with an undifferentiated state, remains active in prospective neurons until they delaminate. During this transition period, prospective neurons rapidly reduce their apical surface and only later down-regulate N-cadherin levels. Disrupting this sequence through premature Notch blockade weakens the apical junctional network and eventually leads to breaches in the ventricular wall, suggesting that Notch activity needs to be maintained in prospective neurons prior to delamination in order to preserve tissue integrity. I then investigated the mechanisms regulating Notch signaling in prospective neurons. I provided evidence that the Notch ligand Delta-like 1 (Dll1) promotes differentiation by reducing Notch signaling through a cis-inhibition mechanism. However, the ubiquitin ligase Mindbomb1 (Mib1) transiently blocks the cis-inhibition process during the transition period that precedes delamination. This maintains Notch activity and defers differentiation, allowing prospective neurons to constrict their apical surface before they delaminate. Thus, the fine-tuned balance between Notch trans-activation and cis-inhibition is crucial to coordinate neuronal commitment with neuronal delamination and therefore preserve neuroepithelial integrity.Le tube neural embryonnaire est initialement composé de progéniteurs neuraux qui sont des cellules cyclantes et allongées, dont les attachements apicaux avec les cellules voisines assurent un réseau cohésif couvrant la surface luminale. Lorsque les progéniteurs neuraux s'engagent vers un processus de différenciation, ils transloquent leur noyau vers le côté basal et retirent leur pied apical de la surface ventriculaire. Néanmoins, les mécanismes cellulaires et moléculaires permettant un bon déroulement du processus de délamination tout en préservant l'intégrité du tissu neuroépithélial ont été peu explorés. En terme de régulation génique, l'équilibre entre la prolifération et la différenciation repose en grande partie sur l'interaction entre les gènes cibles de la voie Notch et les gènes proneuraux. Ainsi, la différenciation neuronale s'accompagne d’une augmentation des niveaux de gènes proneuraux et d'une perte de l’activité Notch. Cependant, la coordination temporelle entre ces deux événements et l’intégration de la perte de la signalisation Notch au cours du processus de délamination permettant de préserver l'intégrité neuroépithéliale, restent largement méconnues.J’ai étudié ces questions fondamentales en utilisant la moelle épinière embryonnaire de poulet comme modèle. Grâce à une lignée de poulet transgénique rapportrice pour la voie Notch, j'ai montré que la signalisation Notch, classiquement associée à un état indifférencié, reste active dans les futurs neurones jusqu'à leur délamination. Au cours de cette période transitoire, les futurs neurones réduisent rapidement leur surface apicale mais ne régulent que plus tard les niveaux de N-cadhérine. La perturbation de cette séquence à travers un blocage de la voie Notch affaiblit le réseau de jonctions apicales et conduit finalement à des brèches dans la paroi ventriculaire, ce qui suggère que l’activité de la voie Notch doit être maintenue dans les futurs neurones avant la délamination afin de préserver l’intégrité tissulaire. J’ai ensuite étudié les mécanismes régulant la signalisation Notch dans les futurs neurones. Mes données suggèrent que le ligand Notch Delta-like 1 (Dll1) favorise la différenciation en réduisant la signalisation Notch grâce à un mécanisme de cis-inhibition. Cependant, l’ubiquitine ligase Mindbomb1 (Mib1) bloque cette cis-inhibition pendant la période transitoire qui précède la délamination. Ceci maintient l’activité Notch et diffère la différenciation, ce qui permet aux neurones naissants de réduire leur surface apicale avant de délaminer de la surface ventriculaire. Ainsi, un juste équilibre entre la trans-activation et la cis-inhibition de la voie Notch est crucial afin de coordonner la différenciation et la délamination neuronales et ainsi préserver l'intégrité neuroépithéliale