Investigation of the role of HyBcl-2-l8 on cell death resistance in Hydra epithelial cells

Diplôme Master Investigation of the role of HyBcl-2-l8 on cell death resistance in Hydra epithelial cells eng 2022-06-30 2022-07-05 author Waldmann Amélie 819017 author Buzgariu Wanda Christa 642187 director Galliot Brigitte 0000-0001-7596-8284 29979 92 Apoptosis, or programmed cell death, is vital for multicellular organisms, particularly during developmental processes but also throughout their entire lives, and must therefore be carefully balanced. Recently, it has been shown that Hydra epithelial cells show a graded sensitivity to apoptosis depending on their position along the body axis, significantly higher in the apical region than along the gastric column. Using RNA-seq analysis, one gene, HyBcl-2-l8, caught our attention as it is expressed only in epithelial cells and shows a graded expression with a higher level in the Hydra head than in the body column, thus mimicking the gradient of cell death sensitivity in epithelial cells. This gene is a member of the Bcl-2 family, involved in maintenance of the outer mitochondrial membrane integrity. These proteins prevent the leakage of certain components that are responsible for triggering molecular pathways that undoubtedly lead to programmed death of the cell. HyBcl-2-l8 is present in two isoforms in Hydra and is expressed in the gastrodermal epithelial lineage. Recent data have shown that when overexpressed in human cells and upon apoptosis induction, HyBcl-2-l8 has a pro-apoptotic effect. However, only a few studies have investigated the role of Bcl-2 family members in Hydra in vivo. The first method to interrogate the function of this gene was to silence it by delivering a hairpin carried by a vector plasmid. Under these conditions, HyBcl-2-l8 showed no pro-apoptotic effect. The second method used to study the function of HyBcl-2-l8 was by delivering siRNAs through electroporation. On Hv_Basel, the different assays showed a significant decrease in apoptosis after cell death induction and TUNEL assay. Furthermore, differences in the length of the animals were observed. Therefore, this suggests a pro-apoptotic effect of HyBcl-2-l8 in Hydra in vivo. The same experiments were repeated on Hv_AEP, this time no significant decrease in gene expression level was detected, nor any reduction in cell death after induction by wortmannin. Finally, the experiments were redone on Hv_AEP after treatment with hydroxyurea (HU), thereby suppressing most interstitial cells. Under these conditions, a small reduction in the gene expression level was detected and was correlated with a significant decrease in apoptosis in the body column after cell death induction. These results, allow us to assume a pro-apoptotic role of HyBcl-2-l8 in both distinct strains of Hydra, the intact Hv_Basel and in the Hv_AEP deprived of their interstitial cells but not in the intact Hv_AEP, probably due to the low gene silencing level obtained under the experimental conditions used in this study. L'apoptose, ou mort cellulaire programmée, est vitale pour les organismes multicellulaires, notamment au cours des processus de développement mais aussi tout au long de leur vie, elle doit donc être soigneusement contrôlée. Récemment, il a été démontré que les cellules épithéliales de l'Hydre présentent une sensibilité différentielle à l'apoptose en fonction de leur position le long de l'axe du corps. Cette sensibilité est nettement plus élevée dans la région apicale que le long de la colonne gastrique. Grâce à l'analyse RNA-Seq, un gène, HyBcl-2-l8, a attiré notre attention car il est exprimé uniquement dans les cellules épithéliales et montre une expression différentielle avec un niveau d'expression plus élevé dans la tête que dans le corps de l'Hydre, mimant ainsi le gradient de sensibilité à la mort cellulaire des cellules épithéliales. Ce gène est un membre de la famille Bcl-2, impliqué dans le maintien de l'intégrité de la membrane mitochondriale externe. Ces protéines empêchent la fuite de certains composants qui sont responsables du déclenchement de voies moléculaires qui conduisent indéniablement à la mort programmée de la cellule. HyBcl-2-l8 est présent sous deux isoformes chez l'Hydre et est exprimé dans la lignée épithéliale gastrodermique. Des données récentes ont montré que lorsqu'il est surexprimé dans des cellules humaines et que l'apoptose est induite, HyBcl-2-l8 présente un effet pro-apoptotique. Cependant, seules quelques études se sont intéressées au rôle des membres de la famille Bcl-2 chez l'Hydre in vivo. La première méthode pour interroger la fonction de ce gène a été de l'éteindre en délivrant un hairpin porté par un plasmide vecteur. Dans ces conditions, HyBcl-2-l8 n'a révélé aucun effet pro-apoptotique. La deuxième méthode utilisée pour étudier la fonction de HyBcl-2-l8 a été l'électroporation de siRNA. Sur Hv_Basel, les différentes analyses ont montré une diminution significative de l'apoptose après induction de la mort cellulaire et par le test TUNEL. De plus, des différences dans la longueur des animaux ont été observées. Par conséquent, cela suggère un effet pro-apoptotique de HyBcl-2-l8 chez l'Hydre in vivo. Les mêmes expériences ont été répétées sur Hv_AEP, cette fois, aucune diminution significative du niveau d'expression du gène n'a été détectée, ni aucune réduction de la mort cellulaire après induction par la wortmannine. Enfin, les expériences ont été réitérées sur Hv_AEP après un traitement à l'hydroxyurée (HU), supprimant ainsi la plupart de cellules interstitielles. Dans ces conditions, et bien que la réduction du niveau d'expression du gène soit faible, une diminution significative de l'apoptose a été détectée par le test de TUNEL dans la colonne gastrique des animaux après induction de l'apoptose Apoptosis HyBcl-2-l8 Hydra Regeneration Programmed cell death Bcl-2 Dewey 590 Master in Genetics, Development and Evolution 44 Département de génétique et évolution 162 false 821 Groupe Galliot eb24d163-625b-4981-8bba-9c2d5b85a82c Master thesis Restricted 5.7.22_AW_Master_Thesis_FINAL.pdf 20821843 application/pdf Vignette Public Screenshot 2022-07-20 at 09.51.16.png 207332 image/png restrictedAccess Faculté des sciences / Section de biologie / Département de génétique et évolution

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Investigation of the role of HyBcl-2-l8 on cell death resistance in Hydra epithelial cells				2022	224	33

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