Formation de la frontière entre cerveaux moyen et postérieur : implication des gènes Otx2 et Gbx2

Formation of the midbrain-hindbrain boundary: involvement of both Otx2 and Gbx2 genes

¹ INSERM U-106, Hôpital de la Salpêtrière, 47, Boulevard de l ’Hôpital, F-75651 Paris Cedex 13.
² Nouvelle adresse : Depto. Biología Celular, Universidad de Extremadura, Avda. de Elvas s.n.06071 Badajoz, Espagne.
³ Nouvelle adresse : Developmental Genetic Program (4th floor), Skirball Institute o f Biomolecular Medicine, New York University Medical Center, 540 First Avenue, New York, NY 10016, USA.

Résumé

Nous avons étudié la subdivision neuromérique de la région mésencéphalique-météncéphalique (mes- met) du tube neural, en utilisant des transplantations hétérospécifiques entre les embryons de Poulet et de Caille et en analysant, chez l’embryon de poulet normal et les embryons chimères, l’étendue de l’expression de plusieurs gènes régulateurs qui s’expriment dans cette région. Des greffes homotopiques ont montré la présence d’une limite interneuromérique entre les ébauches du mésencéphale et du cervelet (frontière mes-met ou entre cerveaux moyen et postérieur). Cette frontière est formée par la confrontation des domaines d’expression Otx2-Wnt1 et Gbx2-Fgf8. En revanche, l’expression des gènes En2 et Pax2 s’étend de part et d’autre de cette frontière. Nous avons montré que la localisation de la limite Otx2/Gbx2 évolue par rapport à la vésicule mésencéphalique et la constriction mes-met entre les stades HH 10 et HH20, ce qui nous a permis de proposer une nouvelle nomenclature pour ces deux entités morphologiques au stade HH10. En utilisant des transplantations ectopiques entre prosencéphale et le territoire mes- met, nous avons montré que l’expression de la cascade génique menant à un phénotype mes-met peut être induite dans les deux prosomères caudaux. Cette cascade se déclenche sélectivement à la frontière entre le prosencéphale, Otx2-positif, et le territoire cérébelleux de l’hôte, fortement Gbx2-positif. Cette cascade implique l’induction d’une nouvelle frontière Otx2lGbx2 à l’intérieur du transplant. Aucun changement phénotypique n’est observé quand le prosencéphale contacte des territoires Otx2 positifs de l’hôte. Bien que Fgf8 soit probablement impliqué dans le déclenchement de l’induction, l’ensemble de nos données suggère fortement que la confrontation des domaines Otx2IGbx2 joue un rôle primordial comme organisateur phénotypique du territoire mesmet.

Abstract

We have studied the neuromeric organisation of the mesencephalic-metencephalic (mes-met) territory of the avian neural tube using chick/quail transplantation experiments and analysing the expression of various regulatory genes in chimeric and normal embryos. Homotopic grafts demonstrate the presence of an interneuromeric boundary separating the mesencephalic and cerebellar territories (the mes-met or midbrain/hindbrain boundary). This boundary is characterised from HH10 onwards by the confrontation of the Otx2-Wnt1 and Gbx2-Fgf8 expressing domains, while En2 and Pax2 genes are expressed at both sides of the mes-met boundary. The evolution of the position of the Otx2/Gbx2 boundary with respect to the vesicles and constriction observed within the mes-met domain between stages HH10 and HH20, allows us to redefine the fate map of this region and to propose a new nomenclature for HH10. Transplantation between the prosencephalic neuroepithelium and the mes-met domain shows the possibility of inducing a mes-met phenotype within the two caudal- most prosomeres, preceded by its characteristic genetic cascade. The induction selectively takes place along the boundary between the graft (Otx2 positive) and the host cerebellar territory (expressing high levels of Gbx2); this includes the induction inside the graft of a new Otx2/Gbx2 boundary. Conversely, no induction is ever observed when the graft is confronted to the host Otx2 expressing domain. Although FgfS may be involved in the inductive events, our data strongly suggest that confrontation between Otx2 and Gbx2 is essential as an organiser of the mes-met domain.