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Theses Year : 2021

Asymmetric division in single cell nematode embryos outside the Caenorhabditis genus

Division asymétrique dans les embryons unicellulaires de nématodes hors du genre Caenorhabditis

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Abstract

Asymmetric cell division is an essential process of development. The process and its regulation have been studied extensively in the Caenorhabditis elegans embryo. Asymmetric division of the single-cell embryo is a conserved process in nematode species, however, the cellular features leading up to division are surprisingly variable. During my PhD, I aimed to study these differences by using two non-C. elegans embryos: Diploscapter pachys and Pristionchus pacificus. D. pachys is the closest parthenogenetic relative to C. elegans. Since the polarity cue in C. elegans is brought by the sperm, how polarity is triggered in D. pachys remains unknown. My results show that the nucleus inhabits principally the hemisphere of the D. pachys embryo that will become the posterior pole. Moreover, in embryos where the nucleus is forced to one pole by centrifugation, it returns to its preferred pole. Although the embryo is polarized, cortical ruffling and actin cytoskeleton at both poles appear identical. Interestingly, the location of the meiotic spindle also correlates with the future posterior cell. In some oocytes, a slight actin enrichment along with unusual microtubule structures emanating from the meiotic spindle are observed at the future posterior pole. Overall, my main PhD project shows that polarity of the D. pachys embryo is attained during meiosis wherein the meiotic spindle could potentially be playing a role by a mechanism that may be present but suppressed in C. elegans. For P. pacificus, biolistic transgenesis has been shown recently successful. However, due to a lack of a stringent selection marker, the continuation of this project was unfeasible during my PhD. Altogether, the results of my PhD add to the understanding of non-C. elegans early embryogenesis and emphasizes on the importance of using these species for comparative studies.
La division cellulaire asymétrique est un processus essentiel du développement. Ce processus ainsi que sa régulation ont fait l’objet de nombreuses études chez l’embryon de Caenorhabditis elegans. La division asymétrique de l'embryon unicellulaire est un processus conservé à travers les espèces de nématodes, cependant les caractéristiques cellulaires menant à la division sont étonnamment variables. Au cours de mon doctorat, j'ai voulu étudier ces différences en utilisant deux embryons non-C. elegans : Diploscapter pachys et Pristionchus pacificus. D. pachys est le parent parthénogénétique le plus proche de C. elegans. La polarité étant induite par le sperme chez C. elegans, on ne peut expliquer ce qui brise la symétrie chez D. pachys. Mes résultats montrent que le noyau occupe le plus souvent l’hémisphère de D. pachys qui deviendra le pole postérieur. Dans les embryons où il est astreint à un pôle par centrifugation, le noyau fini par revenir à son pôle préférentiel. Même si l’embryon est polarisé, l’agitation corticale et le cytosquelette d’actine semblent identiques aux deux pôles. D’autre part, la position du fuseau méiotique est corrélée avec la future cellule postérieure. Dans certains ovocytes, on observe des structures de microtubules émanant du fuseau méiotique combiné à un faible enrichissement en actine au future pôle postérieur. Finalement, mon principal projet de thèse montre que la polarité de D. pachys est atteinte durant la méiose, au cours de laquelle le fuseau méiotique pourrait jouer un rôle par un mécanisme présent mais inhibé chez C. elegans. Chez P. pacificus, la transgénèse biolistique a été récemment utilisée avec succès. Toutefois, par manque d’un marqueur de sélection fiable, il était illusoire de poursuivre cette approche. En conclusion, les résultats de ma thèse contribuent à une meilleure compréhension de l’embryogénèse hors C. elegans. Ils soulignent l’importance de ces espèces dans l’optique d’études comparatives.
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Dates and versions

tel-03450971 , version 1 (26-11-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03450971 , version 1

Cite

Dureen Samandar Eweis. Asymmetric division in single cell nematode embryos outside the Caenorhabditis genus. Cellular Biology. Université Paris sciences et lettres, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPSLS063⟩. ⟨tel-03450971⟩
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