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Soutenance de thèse sur le Xénope lisse le 30/01/2018 au MNHN

 

 

 

Thésard : Lindsey MARSHALL, Laboratoire « Evolution des régulations endocriniennes », Muséum National d’Histoire Naturelle, USM 501 / CNRS UMR7221

Intitulé de la thèse « Transient Cardiac Regenerative Potential in Xenopus laevis: Exploring the implications of thyroid hormone signalling ».

Lieu de la soutenance : Amphithéâtre de Paléontologie (Galeries de Paléontolotie et d’Anatomie comparée),

Date : le mardi 30 Janvier à 14h, devant un jury composé de :                                                                                

​​Professor Barbara A. Demeneix, MNHN, Paris, France (Directrice de Thèse), Dr. Laurent Coen, MNHN, Paris, France (Co-directeur de Thèse), Dr. Frank Lezoualc’h, Université Toulouse III-Paul Sabatier, France (Rapporteur), Professor Enrique Amaya, University of Manchester, Royaume-Uni (Rapporteur), Dr. Chris Jopling, Institut de Génomique Fonctionnelle, Montpellier, France (Examinateur), Professor Marie-Stéphanie Clerget-Froidevaux, MNHN, Paris, France (Examinatrice)

Resumé rédigé par L. MARSHALL

            L’insuffisance cardiaque causée par l’incapacité du cœur humain adulte à régénérer est la principale cause de décès dans le monde. Une recherche croissante s’intéresse à l’étude des mécanismes de régénération chez d’autres espèces, dans l’espoir de développer des thérapies pour les humains. Chez les vertébrés, les modèles ne sont pas tous équivalents en ce qui concerne leur capacité de régénération. Les téléostéens et les amphibiens urodèles possèdent une capacité de régénération cardiaque robuste tout au long de leur vie. Fait intéressant, chez les souris, la capacité régénérative du cœur est perdue sept jours après la naissance. Parallèlement, les hormones thyroïdiennes (HTs) augmentent brusquement, suggérant un lien de causalité entre la signalisation par les HTs et la perte de la capacité de régénération cardiaque. Pour approfondir cette question, l’amphibien anoure Xenopus laevis, connu pour être un très bon modèle d’étude des processus régénératifs, a été utilisé pour étudier la régénération cardiaque au cours de la métamorphose contrôlée par les HTs, une période physiologiquement similaire à la période néonatale chez les mammifères.

            Avant la métamorphose, le cœur du têtard régénère complètement. Cette capacité de régénération cardiaque, bien que plus lente, est également observée chez les animaux tout juste métamorphosés en petites grenouilles. En revanche, après la métamorphose, le cœur des grenouilles juvéniles (âgées de <6 mois) et des grenouilles adultes ne régénère plus et conserve une cicatrice fibreuse de façon permanente. En outre, l’apport de HT exogène empêche la régénération cardiaque chez le têtard de xénope ainsi que chez le poisson zèbre adulte. Ces données suggèrent que la perte de la capacité de régénération cardiaque pourrait être une conséquence des changements induits par une augmentation de la disponibilité des HTs au niveau du cœur.

            Pour étudier le rôle de la disponibilité en HTs dans ce processus, la technologie CRISPR/Cas9 a été appliquée chez Xenopus laevis pour inactiver le gène de la désiodase de type 3 (dio3) qui code pour l’enzyme inactivante des HTs. En utilisant une approche d’ARN guide multiple, des délétions ont été obtenues dans le locus dio3. La perte de l’activité de l’enzyme dio3 a été vérifiée chez des mutants générés dans une lignée de xénope transgénique permettant d’évaluer la disponibilité en HTs, et un phénotype hyperthyroïdien a été observé dans les têtards en F0. Des travaux futurs viseront à explorer les conséquences d’une signalisation HT excessive au cours du développement et, en particulier, pendant la régénération cardiaque chez l’amphibien Xenopus.

Abstract written by L. MARSHALL

Cardiac insufficiency caused by failure of the adult human heart to regenerate is the principal cause of death worldwide. Increasing research pursues regenerative mechanisms in other species in hope to create therapies for humans. Vertebrate models are not equivalent concerning their regenerative capacity. Teleosts and urodele amphibians possess robust lifelong cardiac regenerative capacity. Interestingly, in mice, heart regeneration is “switched off” seven days postnatally. Concurrently, thyroid hormone (TH) abruptly increases, suggesting a causal link between TH signalling and lost cardiac regenerative capacity. To further explore this question, the anuran amphibian Xenopus laevis, known as a popular regenerative model, was used to study regenerative ability during TH regulated metamorphosis, a period physiologically similar to the neonatal period in mammals.

            Before TH-controlled metamorphosis the tadpole heart completely regenerates. Cardiac regenerative capacity, albeit slower, is also observed in just metamorphosed (froglet) animals. In contrast, after metamorphosis, heart of aged juveniles and adult cannot, retaining a permanent fibrous scar. Further, exogenous TH impedes cardiac regeneration in the naturally regenerating adult zebrafish and Xenopus tadpole. These data suggest that loss of cardiac regenerative capacity might be a consequence of changes induced by increased TH availability.

            To investigate the role of TH availability in this process, CRISPR/Cas9 technology was applied to disrupt the TH inactivating enzyme deiodinase 3 (dio3) in Xenopus laevis. Using a multiple guide-RNA approach, successful deletions in the dio3 locus was achieved. Further, when using an existing Xenopus transgenic reporter-line to assess TH availability, a hyperthyroid phenotype in F0 tadpoles was attained. This provides a practical F0 mutant model. Further work will aim to explore the consequences of excessive TH signalling during development and particularly, during cardiac regeneration.