Soutenance de thèse de BUYANNEMEKH Khulganaa
Titre de thèse
Latéralisation de la croissance axonale dans le système nerveux embryonnaire : caractérisation de nouvelles asymétries moléculaires chez C. elegans
Lateralization of axonal growth in the embryonic nervous system: characterizing novel molecular left-right asymmetries in C. elegans
Résumé de la thèse
Le système nerveux des animaux bilatériens est largement symétrique le long de l'axe droite-gauche. Cependant certaines asymétries existent au niveau anatomique, moléculaire ou fonctionnel. Un cas particulièrement intéressant est celui des structures morphologiquement symétriques qui présentent des asymétries droite-gauche moléculaires et fonctionnelles. Cependant l'étendue de ces asymétries moléculaires et fonctionnelles reste peu caractérisée. C. elegans est un modèle intéressant pour étudier cette question car il permet d'analyser l'asymétrie droite-gauche dans le système nerveux avec une résolution neurone unique. Le but principal de ma thèse est d'identifier de nouvelles asymétries moléculaires dans le système nerveux de C. elegans. Pour cela j'ai utilisé le lignage des neurones AIY qui est morphologiquement symétrique. Il avait été précédemment montré qu'un facteur de transcription bHLH, HLH-16/Olig, est asymétriquement exprimé dans le lignage AIY, régulant les projections axonales AIY de manière asymétrique. Cependant les cibles de HLH-16 impliquées dans ce processus restaient à identifier. Durant ma thèse, en combinant analyses de données d'expression cellule unique et une approche candidat, j'ai identifié EFN-2/éphrine et FMI-1/Flamingo comme cibles de HLH-16 et montré qu'ils sont exprimés asymétriquement dans le lignage AIY. J'ai établi que EFN-2 et FMI-1 collaborent pour réguler la croissance des axones AIY de manière asymétrique. EFN-2 semble agir via un récepteur non-canonique de la famille L1CAM, SAX-7. Mon étude suggère que même des structures morphologiquement symétriques peuvent présenter des asymétries au niveau de leur programme génétique de développement. De plus, mon travail révèle de nouvelles asymétries moléculaires et leurs conséquences fonctionnelles dans le système nerveux de C. elegans.
Thesis resume
The nervous system of bilaterian animals is largely bilaterally symmetric. However, some left-right asymmetries exist at the anatomical, molecular and functional levels. One particularly interesting case is the example of morphologically symmetric structures that display molecular and functional left-right asymmetries. However, the extent of such molecular and functional asymmetries remains poorly characterized. C. elegans is a particularly interesting model organism to address this question, because it allows us to analyze left-right asymmetries in the nervous system with a single-neuron resolution. The main aim of my PhD was to identify novel molecular asymmetries in the nervous system of C. elegans. For this purpose, I used the bilaterally symmetric lineage of AIY neurons. Previously, it was shown that a neural bHLH transcription factor, HLH-16/Olig, is left-right asymmetrically expressed in the AIY neuron lineage, regulating AIY axonal projections in a left-right asymmetric manner. However, the targets of HLH-16 involved in this process were unknown. During my PhD, using a combination of single-cell RNA-seq data analysis and candidate approaches, I identified the ephrin protein EFN-2 and the Flamingo protein FMI-1 as downstream targets of HLH-16 and found that they are left-right asymmetrically expressed in the AIY lineage. I showed that EFN-2 and FMI-1 collaborate in the left-right asymmetric regulation of AIY axonal growth. In this process, EFN-2 may act via a non-canonical receptor of the L1CAM family, SAX-7. My study suggests that even structures that are bilaterally symmetric at the morphological level can display molecular left-right asymmetries and asymmetric developmental genetic programs. Overall, my work reveals novel molecular left-right asymmetries and their functional consequences in the C. elegans nervous system.