Domains of retinoid signalling and neurectodermal expression of zebrafish otx1 and goosecoid are mutually exclusive

Retinoid signalling plays an important role in embryonic pattern formation. Excess of retinoic acid during gastrulation results in axial defects in vertebrate embryos, suggesting that retinoids are involved in early anteroposterior patterning. To study retinoid signalling in zebrafish embryos, we developed a novel method to detect endogenous retinoids in situ in embryos, using a fusion protein of the ligand inducible transactivation domain of a retinoic acid receptor and a heterologous DNA binding domain. Using this method, we show that retinoid signalling is localized in zebrafish embryos in the region of the embryonic shield, and towards the end of gastrulation in a posterior dorsal domain. To investigate the relationships between the spatial distribution of retinoid signalling and the regulation of retinoid target genes, we studied the downregulation by retinoic acid of two genes expressed in anterior regions of the embryo, goosecoid and otx1. These experiments show that expression of both genes is strongly downregulated in the anterior neurectoderm of zebrafish embryos treated with retinoic acid, whereas mesendodermal expression is only mildly affected. Interestingly, a significant downregulation of goosecoid expression by retinoic acid was observed only during midgastrulation but not in earlier stages. In agreement with these results, spatial expression of goosecoid and otx1 does not overlap with the region of retinoid signalling in the late gastrula. Our data support the hypothesis that a localized retinoid signal is involved in axial patterning during early development, at least in part through the repression of anterior genes in posterior regions of the embryo. Furthermore, our data suggest that the action of retinoids is spatially as well as temporally regulated in the developing embryo. La signalisation par des rétinoïdes joue un rôle important dans le profilage embryonnaire. Un excès d'acide rétinoïque durant la gastrulation engendre des anomalies axiales chez les embryons de vertébrés, ce qui suggère que les rétinoïdes interviennent au début du profilage antéro-postérieur. Afin d'étudier la signalisation par des rétinoïdes chez des embryons de poisson-zèbre, nous avons mis au point une nouvelle méthode pour détecter les rétinoïdes endogènes in situ dans les embryons à l'aide d'une protéine de fusion constituée du domaine de transactivation par un ligand d'un récepteur de l'acide rétinoïque et d'un domaine de fixation à l'ADN hétérologue. En utilisant cette méthode, nous démontrons qu'il y a une signalisation par des rétinoïdes dans la région du bouclier embryonnaire et aussi, vers la fin de la gastrulation, dans le domaine dorsal postérieur de l'embryon de poisson-zèbre. Afin d'établir une relation entre la distribution spatiale de la signalisation par des rétinoïdes et la régulation des gènes cibles des rétinoïdes, nous avons étudié la régulation négative de deux gènes exprimés dans des régions antérieures de l'embryon, goosecoid et otx1, par l'acide rétinoïque. Ces expériences démontrent que l'expression des deux gènes est fortement réprimée dans le neurectoderme antérieur d'embryons de poisson-zèbre mis en présence d'acide rétinoïque, alors que leur expression mésendodermique est peu affectée. Il est intéressant de noter qu'une régulation négative significative de l'expression du gène goosecoid par l'acide rétinoïque n'est notée qu'au milieu de la gastrulation, et non au cours des stades précédents. En accord avec ces résultats, la région d'expression des gènes goosecoid et otx1 ne chevauche pas la région de signalisation par des rétinoïdes au cours de la gastrula tardive. Nos résultats appuient l'hypothèse qu'un signal localisé engendré par des rétinoïdes intervient dans le profilage axial au début du développement, au moins en partie en réprimant les gènes antérieurs localisés dans les régions postérieures de l'embryon. De plus, nos résultats suggèrent que l'effet des rétinoïdes est réglé dans l'espace et le temps chez l'embryon en développement.