Soutenance de thèse de Pritha PAI

L'embryogenèse est contrôlée par des protéines sécrétées appelées morphogènes qui signalent à distance par le biais de récepteurs spécifiques présents sur la membrane plasmique des cellules cibles. L'une de ces protéines bien étudiées, présente chez toutes les espèces, est Wnt, qui signale par l'intermédiaire de son récepteur Frizzled. Cette voie de signalisation est également importante pour maintenir l'homéostasie des tissus, sa dérégulation peut provoquer des tumeurs et des cancers. Au cours de l'embryogenèse de C. elegans, la signalisation Wnt contrôle diverses divisions asymétriques le long de l'axe antéro-postérieur. L'interaction morphogène/récepteur responsable de la réponse cellulaire des cellules cibles est encore peu caractérisée. Pour comprendre ces mécanismes, j'utilise des cultures primaires de cellules embryonnaires de C. elegans dans lesquelles Frizzled endogène est marqué par fluorescence et je les expose à des ligands Wnt supplémentaires. Ces ligands sont endogènes et produits par une culture de cellules de C. elegans. En utilisant l'imagerie à haute résolution pour visualiser Frizzled endogène sur la membrane, je mesure la distribution et la dynamique du récepteur. J'ai observé que Frizzled est organisé en clusters sur la membrane plasmique et que l'organisation de ces clusters varie en fonction des conditions Wnt. Pour analyser la dynamique moléculaire de Frizzled, j'ai utilisé une technique d'imagerie de la molécule unique et j'ai estimé son coefficient de diffusion. Il y a une augmentation du coefficient de diffusion des molécules de Frizzled lorsque la concentration de Wnt augmente. Ces approches me permettent de caractériser l'effet des ligands Wnt sur la distribution et la dynamique de Frizzled. J'ai également établi un système microfluidique qui permet d'exposer la culture cellulaire à un gradient de Wnt généré artificiellement. Ce projet ouvre la voie à une meilleure compréhension de l'étape initiale des voies de signalisation impliquées dans l'embryogenèse et l'homéostasie tissulaire.

Embryogenesis is controlled by secreted proteins called morphogens that signal at distance through specific receptors present on the plasma membrane of target cells. One such well-studied protein present across species is Wnt that signals through its receptor Frizzled. This signaling pathway is also important to maintain tissue homeostasis, its dysregulation can cause tumors and cancers. During C. elegans embryogenesis, Wnt signaling controls various asymmetric divisions along the antero-posterior axis. The morphogen/receptor interaction responsible for the cellular response of target cells is still unknown. To understand these mechanisms, I use primary culture of C. elegans embryonic cells in which endogenous Frizzled is fluorescently tagged and expose them to additional Wnt ligands. These ligands are endogenous and produced by a culture of overexpressing C. elegans cells. Using high-resolution imaging to visualize fluorescently tagged endogenous Frizzled on the membrane, I monitor the distribution and dynamics of the receptor. I observed that Frizzled is organized in clusters on the plasma membrane. The organization of these clusters varies depending on Wnt conditions. To analyze the molecular dynamics of Frizzled I imaged and tracked single molecules and estimated Frizzled diffusion coefficient. There is an increase in diffusion coefficient of Frizzled molecules when Wnt concentration increases. These approaches allow me to characterize the effect of Wnt ligands on Frizzled distribution and dynamics. I also established a microfluidic system in which I can expose the cell culture to an artificially generated Wnt gradient. This project is paving the way for a better understanding of the initial step of signaling pathways involved in embryogenesis and tissue homeostasis.