Gene expression patterns in proliferative and mature osteoblasts during zebrafish scale regeneration

Diplôme Master Gene expression patterns in proliferative and mature osteoblasts during zebrafish scale regeneration eng 2024 2025 author Pilloux Viviane Céline 936617 director De Simone Alessandro 985726 Département de génétique et évolution (Genev) (BIANI) 45 The restoration of lost tissue to its original form, also called epimorphic regeneration, occurs in certain vertebrates, including teleost fish such as zebrafish. Zebrafish can regenerate lost elasmoid scales within days, making them a valuable model for studying vertebrate morphogenesis. These thin, transparent scales consist of a bone matrix surrounded by diverse cell types, notably osteoblasts, which are central to the regenerative process. Osteoblasts regenerate the scale through a sequence of de novo differentiation, proliferation and hypertrophy. While the spatial pattern of proliferation during regeneration is known, the mechanism that triggers osteoblast maturation and proliferation arrest remains unclear. This study investigates expression of the gene fgfr3 as a potential marker for proliferative osteoblasts and explores a hypothesis in which bone matrix growth disrupts signalling between osteoblast layers, thereby initiating maturation. We used live imaging and single-molecule fluorescence in situ hybridisation (smFISH) to analyse respectively fgfr3 expression and candidate signalling molecules. Because no smFISH protocols were previously designed for dissected fish flanks, an adapted protocol was established. Our results show that fgfr3 expression exhibits a spatial distribution aligned with proliferative zones and is inversely correlated with the presence of bone matrix. Although gene expression of the four tested candidates shows interesting patterns, none of them supported the hypothesis that communication from the episquamal to the hyposquamal layer is interrupted by bone growth. These findings establish patterns of gene expression at the transition of osteoblast proliferation to maturity, although the precise role of the bone matrix in this process remains to be elucidated. La restauration des tissus perdus à leur forme originale, également appelée régénération épimorphique, se produit chez certains vertébrés, notamment les poissons téléostéens tels que le poisson-zèbre. Le poisson zèbre peut régénérer en quelques jours des écailles élasmoïdes perdues, ce qui en fait un modèle précieux pour l'étude de la morphogenèse des vertébrés. Ces écailles fines et transparentes sont constituées d'une matrice osseuse entourée de divers types de cellules, notamment les ostéoblastes, qui jouent un rôle central dans le processus de régénération. Les ostéoblastes régénèrent l'écaille par une séquence de différenciation de novo, de prolifération et d'hypertrophie. Si le schéma spatial de la prolifération pendant la régénération est connu, le mécanisme qui déclenche la maturation des ostéoblastes et l'arrêt de la prolifération n'est pas encore élucidé. Cette étude examine l'expression du gène fgfr3 en tant que marqueur potentiel des ostéoblastes prolifératifs et explore une hypothèse selon laquelle la croissance de la matrice osseuse perturbe la signalisation entre les couches d'ostéoblastes, initiant ainsi la maturation. Nous avons utilisé l'imagerie en temps réel et l'hybridation fluorescente in situ à molécule unique (smFISH) pour analyser respectivement l'expression de fgfr3 et les molécules de signalisation candidates. Comme aucun protocole smFISH n'avait été conçu auparavant pour les flancs de poissons disséqués, un protocole adapté a été établi. Nos résultats montrent que fgfr3 présente une distribution spatiale alignée sur les zones prolifératives et est inversement corrélée à la présence de la matrice osseuse. Bien que l'expression génétique des quatre candidats testés présente des profils intéressants, aucun d'entre eux ne soutient l'hypothèse selon laquelle la communication entre la couche épisquamale et la couche hyposquamale est interrompue par la croissance osseuse. Ces résultats font de fgfr3 un marqueur prometteur de la prolifération des osteoblasts, bien que le role precis de la matrice osseuse dans ce procédé reste encore incomprise. Dewey 590 Master of Molecular Biology, development, genetic and evolution 44 Département de génétique et évolution 162 false 1439 Groupe de Simone f29be52c-654d-4361-b178-5788e7049bbe Master thesis Restricted Final_Master_Thesis_compressed.pdf 4003510 application/pdf 33b8c86342c7b67eb6beec76a7eef676fa07c0a501771b8b57e588a1677a10f0 restrictedAccess Faculté des sciences / Section de biologie / Département de génétique et évolution

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Gene expression patterns in proliferative and mature osteoblasts during zebrafish scale regeneration				2025	37	4

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Pilloux, Viviane Céline

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