Nouveaux gènes et mécanismes impliqués dans l’asymétrie droite-gauche chez la Drosophile – DRO-ASY

Ce projet de recherche fondamentale a pour but de mieux comprendre l’établissement de l’asymétrie droite-gauche (D/G), en s’appuyant en grande partie sur le modèle Drosophile. Briser la symétrie D/G chez les bilatériens est un évènement majeur pour l’établissement du plan du corps. Au cours du développement, l’asymétrie D/G contrôle la morphogenèse polarisée responsable du positionnement asymétrique des organes uniques (cœur, foie, estomac) et la morphogenèse asymétrique des organes bilatéraux (poumons, cerveau). De plus, l’asymétrie D/G contrôle l’enroulement directionnel des organes tubulaires (intestin, tube cardiaque). Environ 1/5-10,000 personnes souffrent de défauts d’asymétrie D/G responsables de défauts cardiaques congénitaux ou fausse-couche. Par ailleurs, des défauts d’asymétrie D/G sont aussi associés aux maladies rénales polycistiques ou le syndrome de Kartagener.

Notre laboratoire a initié l’étude de l’asymétrie D/G chez la Drosophile à travers l’identification du gène situs inversus myosinID (myoID). myoID est un déterminant dextral contrôlant la rotation dans le sens horaire des organes (genitalia, intestin). Dans des mutants myoID, les organes sont complètement inversés et adoptent un développement sinistral (sens antihoraire de rotation). Récemment, un crible génétique a permis d’identifier le gène HOX Abdominal-B qui contrôle l’expression de myoID dans les genitalia, ainsi que l’activité de la voie sinistrale. Les mutants Abd-B ont des genitalia qui ne tournent pas, indiquant qu’Abd-B est un facteur de transcription amont capable de contrôler la transition de symétrie (non rotation) vers asymétrie (dextrale ou sinistrale).

Dans ce projet, nous proposons d’explorer de nouvelles questions, à travers les tâches suivantes :

Tâche 1 : Caractérisation de nouveaux gènes de la voie D/G : des cribles génétique et double-hybride ont permis d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans l’asymétrie D/G, dont les gènes profilin (chickadee), V-ATPase et Kinesin-II (orthologues Drosophile de KIF3A et KIF3B). La plupart des cellules de drosophile (à l’exception de quelques neurones) n’ont pas de cils primaires, suggérant une fonction non-cilaire de Kinesin-II. Cette partie du projet aidera à tracer des parallèles importants avec les vertébrés et de caractériser des mécanismes unificateurs.

Tâche 2: Conservation fonctionnelle de MyoID chez les vertébrés: un travail en collaboration (non publié) montre que des morpholinos myoID provoquent des défauts D/G spécifiques chez le Xénope, suggérant donc une conservation fonctionnelle de myoID chez les vertébrés. Nous caractériserons le rôle de myoID chez le zébrafish, ouvrant potentiellement de nouvelles voies de compréhension des mécanismes de détermination de l’axe D/G chez les vertébrés.

Tâche 3: Identification de facteurs de la voie sinistrale : notre travail révèle l’existence de deux voies parallèles, dextrale (contrôlée par MyoID) et sinistrale (facteurs inconnus), toutes deux contrôlées par Abd-B. Sur la base de nos résultats récents et notre compréhension du système, nous identifierons le(s) facteur(s) putatifs impliqués dans la détermination sinistrale, en i) identifiant les cibles d’Abd-B par deux approches moléculaires (DAM-ID et TRAP) et ii) en mettant en place un nouveau crible génétique basé sur le sauvetage du phénotype non-rotation des mouches Abd-B mutantes.

Ce projet apportera de nouvelles informations sur i) la nature moléculaire et les mécanismes sous-tendant les voies dextrale et sinistrale chez la Drosophile, et ii) sur la conservation fonctionnelle du gène myoID comme déterminant D/G chez les vertébrés. De plus, l’étude du rôle de Kinesin-II et V-ATPase chez la Drosophile apportera une perspective évolutive et aidera à la mise en évidence de principes unificateurs chez les bilatériens.