Pseudodynamic analysis of heart tube formation in the mouse embryo

• Autores: Isaac Esteban Varela
• Directores de la Tesis: Andres Santos Lleo (codir. tes.), Miguel Torres Sánchez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Ángeles Ros Lasierra (presid.), Juan Enrique Ortuño Fisac (secret.), Silvia Martín Puig (voc.), Valeria Caiolfa (voc.), Nadia Mercader Huber (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Sistemas Electrónicos por la Universidad Politécnica de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Matemáticas
    • Ciencia de los ordenadores
      • Inteligencia artificial
    • Geometría
      • Geometría diferencial
  • Ciencias de la vida
    • Biología animal (zoología)
      • Embriología animal
    • Genética
      • Embriología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • La comprensión del proceso de morfogénesis de un órgano se fundamenta en el conocimiento detallado de la geometría de los tejidos que lo componen o están involucrados en el proceso. En los mamíferos, la variabilidad de estos procesos complica su correcta comprensión y dificulta el análisis en términos cuantitativos. Más en concreto, el estudio del desarrollo del corazón temprano en mamíferos sigue siendo hoy en día un problema complicado debido a las limitaciones en lo que respecta a las tecnologías de imagen, así como a la propia complejidad del proceso. En este trabajo, analizamos el proceso de formación del tubo cardíaco durante el desarrollo embrionario del ratón, tomando como punto de partida el estadio E7.5. En este instante del desarrollo, el corazón forma una estructura plana que comienza una secuencia muy compleja, altamente coordinada, de crecimiento, plegamiento y deformación, hasta producir una estructura tri-dimensional (el tubo cardíaco), que tiene la capacidad de bombear nutrientes. Dicho proceso tiene una duración aproximada de 18 horas, y termina aproximadamente en el estadio E8.25. En esta tesis, hemos elaborado una descripción completa de la morfología de los tejidos que forman el tubo cardíaco, utilizando un set de imágenes a resolución subcelular, elaborado a partir de una colección de especímenes muy densa. Nuestro estudio incluye la descripción del miocardio, así como los tejidos que forman la cavidad pericárdica. Además, también describimos los cambios morfológicos del endodermo del intestino y la formación del sistema de circulación. Para ello, hemos desarrollado estrategias para estudiar de manera objetiva la colección, así como para caracterizar de manera cuantitativa la variabilidad morfológica del proceso entre especímenes. Por otra parte, identificamos zonas donde la variabilidad del proceso es mayor y describimos una asimetría izquierda-derecha en los senos venosos controlada por ruta de señalización Nodal, que resulta ser el signo más temprano conocido de asimetría lateral en embrión de mamífero. Finalmente, hemos generado un modelo digital continuo en el espacio-tiempo (3D+t) de la formación del tubo cardíaco, que establece un marco de entendimiento común para integrar datos de diferentes experimentos, laboratorios o escalas de descripción (e.g.: expresión genética o dinámica celular), así como para el modelado físico de los aspectos mecánicos de la formación del tubo cardíaco. El modelo digital y el conocimiento generado en esta tesis proporcionan una base sólida y precisa para entender con más detalle el proceso de formación del corazón, su variabilidad y las posibles alteraciones congénicas.