The Repo homeodomain transcription factor suppresses hematopoiesis in Drosophila and preserves the glial fate

Despite their different origins, Drosophila glia and hemocytes are related cell populations that provide an immune function. Drosophila hemocytes patrol the body cavity and act as macrophages outside the nervous system whereas glia originate from the neuroepithelium and provide the scavenger population of the nervous system. Drosophila glia are hence the functional orthologs of vertebrate microglia, even though the latter are cells of immune origin that subsequently move into the brain during development. Interestingly, the Drosophila immune cells within (glia) and outside the nervous system (hemocytes) require the same transcription factor Glide/Gcm for their development. This raises the issue of how do glia specifically differentiate in the nervous system and hemocytes in the procephalic mesoderm. The Repo homeodomain transcription factor and pan-glial direct target of Glide/Gcm is known to ensure glial terminal differentiation. Here we show that Repo also takes center stage in the process that discriminates between glia and hemocytes. First, Repo expression is repressed in the hemocyte anlagen by mesoderm-specific factors. Second, Repo ectopic activation in the procephalic mesoderm is sufficient to repress the expression of hemocyte-specific genes. Third, the lack of Repo triggers the expression of hemocyte markers in glia. Thus, a complex network of tissue-specific cues biases the potential of Glide/Gcm. These data allow us to revise the concept of fate determinants and help us understand the bases of cell specification. Both sexes were analyzed.SIGNIFICANCE STATEMENTDistinct cell types often require the same pioneer transcription factor, raising the issue of how does one factor trigger different fates. In Drosophila, glia and hemocytes provide a scavenger activity within and outside the nervous system, respectively. While they both require the Glide/Gcm transcription factor, glia originate from the ectoderm, hemocytes from the mesoderm. Here we show that tissue-specific factors inhibit the gliogenic potential of Glide/Gcm in the mesoderm by repressing the expression of the homeodomain protein Repo, a major glial-specific target of Glide/Gcm. Repo expression in turn inhibits the expression of hemocyte-specific genes in the nervous system. These cell-specific networks secure the establishment of the glial fate only in the nervous system and allow cell diversification

Etude des mécanismes de la différenciation cellulaire impliquant le facteur de transcription Glide/Gcm chez la drosophile

Cell fate determination involves key transcription factors. ln Drosophila, the transcription factor Glide/Gcm is required for the differentiation of two immune cell types: circulating macrophages,which arise from hematopoietic precursors, and glial cells, resident macrophages of the central nervous system, which differentiate from neural precursors. ln first, 1 characterized Gcm hematopoietic potential and identified its target genes in hemocytes. Then, to get an insight intomolecular mechanisms underlying the acquisition of several identities with a single fate determinant, 1 investigated how the choice between the hemocyte and the glial fates is regulated.Being necessary to consolidate and to maintain a specific fate, 1 highlight the key role of genes acting downstream of a fate determinant. Finally, 1 contribute to characterize Gcm expression profile at the protein level and highlight a new role of Gcm in the differentiation of neurosecretory cells, cells absolutely required to initiate the hormonal signal triggering the molting process in insects.La différenciation cellulaire implique des facteurs clés. Chez la drosophile, le facteur de transcription Glide/Gcm est impliqué dans la différenciation de deux types de cellules immunitaires : les macrophages circulants, qui ont une origine hématopoïétique, et les cellules gliales, macrophages résidents du système nerveux central, qui sont issues des précurseurs neuraux. J'ai d'abord entrepris la caractérisation du potentiel hématopoïétique de Gcm et l'identification de ses cibles dans les hémocytes. Ensuite, pour comprendre comment plusieurs types cellulaires peuvent être spécifiés par un même facteur de transcription, j'ai étudié comment s'effectue le choix entre le destin glial et le destin hémocytaire de la cellule. J'ai en particulier misen évidence le rôle clé des gènes agissant en aval de Gcm, ceux impliqués dans la consolidation et le maintien de l'identité cellulaire. Finalement, j'ai participé à la caractérisation du territoire d'expression de Gcm au niveau protéique et découvert un nouveau rôle de Gcm dans la différenciation de cellules neurosécrétrices, cellules indispensable pour initier le signal hormonal déclenchant le phénomène de mue chez les insectes

The molecular mechanisms underlying glial cellular differentiation and involving the Glide/Gcm transcription factor in Drosophila

La différenciation cellulaire implique des facteurs clés. Chez la drosophile, le facteur de transcription Glide/Gcm est impliqué dans la différenciation de deux types de cellules immunitaires : les macrophages circulants, qui ont une origine hématopoïétique, et les cellules gliales, macrophages résidents du système nerveux central, qui sont issues des précurseurs neuraux. J'ai d'abord entrepris la caractérisation du potentiel hématopoïétique de Gcm et l'identification de ses cibles dans les hémocytes. Ensuite, pour comprendre comment plusieurs types cellulaires peuvent être spécifiés par un même facteur de transcription, j'ai étudié comment s'effectue le choix entre le destin glial et le destin hémocytaire de la cellule. J'ai en particulier misen évidence le rôle clé des gènes agissant en aval de Gcm, ceux impliqués dans la consolidation et le maintien de l'identité cellulaire. Finalement, j'ai participé à la caractérisation du territoire d'expression de Gcm au niveau protéique et découvert un nouveau rôle de Gcm dans la différenciation de cellules neurosécrétrices, cellules indispensable pour initier le signal hormonal déclenchant le phénomène de mue chez les insectes.Cell fate determination involves key transcription factors. ln Drosophila, the transcription factor Glide/Gcm is required for the differentiation of two immune cell types: circulating macrophages,which arise from hematopoietic precursors, and glial cells, resident macrophages of the central nervous system, which differentiate from neural precursors. ln first, 1 characterized Gcm hematopoietic potential and identified its target genes in hemocytes. Then, to get an insight intomolecular mechanisms underlying the acquisition of several identities with a single fate determinant, 1 investigated how the choice between the hemocyte and the glial fates is regulated.Being necessary to consolidate and to maintain a specific fate, 1 highlight the key role of genes acting downstream of a fate determinant. Finally, 1 contribute to characterize Gcm expression profile at the protein level and highlight a new role of Gcm in the differentiation of neurosecretory cells, cells absolutely required to initiate the hormonal signal triggering the molting process in insects

Segmentation par contours actifs de séquences de vélocimétrie IRM Application aux artères carotides

MRI Velocimetry is a useful modality to explore cardiovascular disease. The sequence of phase contrast MRI has the characteristic of providing both anatomical information and the physiological data, thus allow to measure geometric properties of vessels and blood flows. The purpose of this thesis is to automate the segmentation of vessels and velocimetry measurements, manual processing is inadequate to operate the MRI velocimetry for a diagnostic in clinical routine. The work led to propose a segmentation method based on active contours guided by an information region ("region-based" approach), unlike conventional approaches focusing only on cross-border regions ("edge-based" approach). This "region-based" approach was evaluated on data from a phantom made to provide an objective reference. A second evaluation was conducted on the basis of 28 carotid arteries (14 patients) manually segmented by an expert radiologist. The results of the "phantom" data show that the "edge-based" approach leads to an error in measuring the area of the lumen of the segmented carotid and extent linked flows, respectively 18.4 % and 3.6%. These errors are larger than those obtained using the proposed approach (respectively 2.3 % and 0.7 %). This benefit appears much higher on the database of patients with an underestimation of areas and blood flow, respectively 40.5 % and 26.5 % for the "edge-based" approach, against 14.7 and 6.4 % for the proposed approach.La vélocimétrie par IRM est une modalité intéressante pour explorer des pathologies cardiovasculaires. La séquence d'IRM en contraste de phase a la particularité de fournir à la fois des informations anatomiques et des informations physiologiques, permettant ainsi de mesurer les propriétés géométriques des vaisseaux ainsi que leurs propriétés hémodynamiques. Le but de cette thèse est d'automatiser la segmentation des vaisseaux et les mesures de vélocimétrie, un traitement manuel étant inadapté à une exploitation de la vélocimétrie IRM à des fins diagnostiques en routine clinique. Les travaux menés ont conduit à proposer une méthode de segmentation basée sur les contours actifs guidés par une information région (approche " région "), contrairement aux approches classiques se focalisant uniquement sur les frontières inter-régions (approche " contour "). Cette approche " région " a été évaluée sur des données provenant d'un fantôme réalisé afin de disposer d'une référence objective. Une seconde évaluation a été réalisée sur une base de 28 carotides (14 patients) segmentées manuellement par un radiologue expert. Les résultats obtenus sur les données " fantôme " montrent que l'approche " contour " conduit à une erreur de mesure de l'aire de la lumière de la carotide segmentée et de la mesure du flux de respectivement 18.4 % et 3.6 %. Ces erreurs sont plus importantes que celles obtenues en utilisant l'approche proposée (respectivement 2.3 % et 0.7 %). Ce bénéfice apparaît encore bien supérieur sur la base de patients avec une sous-estimation des aires et débits sanguins de respectivement 40.5 % et 26.5 % pour l'approche " contour ", contre 14,7 et 6.4 % pour l'approche proposée