Msx genes are important apoptosis effectors downstream of the Shh/Gli3 pathway in the limb

AbstractIn tetrapods, the anteroposterior (AP) patterning of the limb is under the control of the antagonistic activities of the secreted factor Sonic hedgehog (Shh) and Gli3R, the truncated repressor form of the transcription factor Gli3. In this report, we show that Msx1 and Msx2 are targets and downstream effectors of Gli3R. Consequently, in Shh null mutants, Msx genes are overexpressed and, furthermore, partially responsible for the limb phenotype. This is exemplified by the fact that reducing Msx activity in Shh mutants partially restores a normal limb development. Finally, we show that the main action of the Msx genes, in both normal and Shh−/− limb development, is to control cell death in the mesenchyme. We propose that, in the limb, Msx genes act downstream of the Shh/Gli3 pathway by transducing BMP signaling and that, in the absence of Shh signaling, their deregulation contributes to the extensive apoptosis that impairs limb development

Rôle des gènes Msx dans les mécanismes d'acquisition de l'identité antérieure dans le bourgeon de membre chez la souris

Les gènes Msx sont des gènes à homéoboites très conservés au cours de l évolution. Chez les vertébrés comme la souris, ils sont exprimés dans un grand nombre de territoires pendant le développement embryonnaire, en particulier dans la région apicale des bourgeons des membres. L analyse des double mutants nuls Msx1 ;Msx2 avait permis de comprendre une partie de leurs fonctions dans le bourgeon de membre. Nous avons complété ces travaux par l étude de l implication des Msx dans la voie de signalisation Shh/Gli3R par une stratégie d interactions géniques. Celle-ci démontre que les Msx sont des cibles de Gli3R et qu ils jouent un rôle fondamental dans la morphogenèse du membre en régulant l apoptose dans la région antérieure du mésenchyme. L analyse de la double mutation nulle étant limitée par la mort précoce des embryons vers 14,5 jpc, nous avons généré un nouvel allèle conditionnel Msx2flox-GFP que nous décrivons. À partir de cet allèle, nous avons construit un mutant conditionnel Prx1Cre ; Msx1-/- ; Msx2-/Flox . Le transgène Prx1Cre dirigeant l activité de la recombinase Cre spécifiquement dans le mésenchyme des membres, nous avons pu analyser des embryons mutés pour Msx1 et Msx2 exclusivement dans ce mésenchyme. De ces études, il ressort un rôle primordial des gènes Msx dans le mésenchyme des membres pour le contrôle du nombre et de la morphologie des doigts, par une action répressive sur l expression de Hand2 antérieurement et par l induction de la zone d apoptose antérieure. Nos résultats suggèrent que, dans ces activités, les Msx et Gli3R agissent en synergie.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Msx1 and Msx2 in limb mesenchyme modulate digit number and identity.

International audienceMsx1 and Msx2 encode homeodomain transcription factors that play a crucial role in limb development. However, the limb phenotype of the double Msx1(null/null) Msx2(null/null) mutant is difficult to analyze, particularly along the anteroposterior axis, because of the complex effects of the double mutation on both ectoderm- and mesoderm-derived structures. Namely, in the mutant, formation of the apical ectodermal ridge (AER) is impaired anteriorly and, consequently, the subjacent mesenchyme does not form. Using the Cre/loxP system, we investigated the respective roles of Msx genes in ectoderm and mesoderm by generating conditional mutant embryos with no Msx activity solely in the mesoderm. In these mutants, the integrity of the ectoderm-derived AER was maintained, allowing formation of the anterior mesenchyme. With this strategy, we demonstrate that mesenchymal expression of Msx1 and Msx2 is required for proper Shh and Bmp4 signaling to specify digit number and identity