PROJETS

Dans l’équipe nous développons plusieurs projets :

Projet 1 : Induction neurale chez l’amphioxus

L’induction neurale est le processus à travers lequel les cellules pluripotentes de l’ectoderme acquièrent un devenir neural. Nous avons montré que ce processus chez l’amphioxus comme chez les vertébrés fait intervenir une région particulière de l’embryon appelée l’organisateur. Nous avons aussi pû mettre en évidence que ce processus est sous le contrôle de la voie de signalisation Nodal. Notre objectif actuel est de comprendre les évènements en aval du signal Nodal qui conduisent une cellule ectodermique à devenir un neurone. Pour cela nous utilisons différentes techniques fonctionnelles pour étudier le « Gene Regulatory Network » induit par la voie Nodal lors de l’induction neurale chez l’amphioxus. Ce projet est financé par l’Institut Universitaire de France.

Publication clé :

Le Petillon Y, Luxardi G, Scerbo P, Cibois M, Leon A, Subirana L, Irimia M, Kodjabachian L, Escriva H*, Bertrand S*. (2017) Nodal/Activin Pathway is a Conserved Neural Induction Signal in Chordates. Nat Ecol Evol. 2017 Aug;1(8):1192-1200.

*co-corresponding authors

Figure Projet 1 : La lèvre dorsale du blastopore d’une gastrula après injection de TexasRed a été greffée sur un explant ectodermique se développant en épiderme lorsqu’il est cultivé seul. L’hôte présente une expression du marqueur neural Neurogénine, indiquant que le greffon (fluorescent rouge) a induit l’acquisition du caractère neural par des cellules qui normalement entrent dans le programme de différenciation épidermique. Barre l’échelle : 50µM. Modifié d’après : Le Petillon Y et al., Nodal/Activin Pathway is a Conserved Neural Induction Signal in Chordates. Nat Ecol Evol. 2017 Aug;1(8):1192-1200.

Projet 2 : Evolution de la tête des vertébrés et somitogenèse

Chez les vertébrés, le mésoderme de la tête est non segmenté comparé à celui du tronc qui forme des structures répétées appelées somites. Chez l’amphioxus, tout le mésoderme est segmenté en somites, et ce caractère est proposé comme étant ancestral chez les chordés. Ceci implique que le caractère non segmenté du mésoderme antérieur des vertébrés serait un caractère propre à cette lignée. Nous avons montré que lorsque le signal FGF (Fibroblast Growth Factor) est inhibé pendant la gastrulation de l’amphioxus, les somites antérieures ne se forment pas. En cherchant à définir les signaux en aval de FGF, nous avons mis en évidence l’existence de trois populations de somites chez l’amphioxus dont la formation dépend de facteurs de transcriptions différents, parmi lesquels les facteurs Pax3/7 et Six1/2. Chez les vertébrés, les muscles des somites se forment aussi sous le contrôle de ces facteurs alors que ceux dérivés du mésoderme de la tête se développent sous le contrôle des gènes Tbx1 et Pitx2. Ceci laisse penser que le mésoderme de la tête des vertébrés n’est pas directement issu de mésoderme paraxial ayant perdu sa segmentation. Pour essayer de mieux comprendre le lien évolutif entre les somites antérieures d’amphioxus et le mésoderme de la tête des vertébrés nous analysons plus finement les évènements en aval du signal FGF qui contrôle la formation des somites antérieures chez l’amphioxus. Ce projet a été financé par l’ANR EVOLONGATION.

Publications clés :

Aldea D, Subirana L, Keime C, Meister L, Maeso I, Marcellini S, Gomez-karmeta JL, Bertrand S*, Escriva H*. Genetic regulation of amphioxus somitogenesis informsthe evolution of the vertebrate head mesoderm. Nat Ecol Evol. 2019 Jul1.

 *co-corresponding authors

Bertrand S, Aldea D, Oulion S, Subirana L, de Lera AR, Somorjai I, Escriva H. Evolution of the Role of RA and FGF Signals in the Control of Somitogenesis in Chordates. PLoS One. 2015 Sep 15;10(9):e0136587.

Bertrand S, Camasses A, Somorjai I, Belgacem MR, Chabrol O, Escande ML, Pontarotti P, Escriva H. Amphioxus FGF signaling predicts the acquisition of vertebrate morphological traits. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 May 31;108(22):9160-5.

Figure Projet 2 : Hybridations in situ pour MLC (Myosin Light Chain) et MRF1 (Myogenic Regulatory Factor 1) sur des embryons contrôles et traités au SU5402 (inhibiteur de FGFR) pendant la gastrulation. Les flèches indiquent la limite antérieure d’expression. Ceci indique que les somites antérieures ont été perdues après traitement. Barre d’échelle : 50µm. DV= vue dorsale. LV : vue latérale. Modifié d’après: Bertrand S et al., Amphioxus FGF signaling predicts the acquisition of vertebrate morphological traits. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 May 31;108(22):9160-5.

Projet 3 : Evolution de la régulation développementale chez les chordés à l’échelle du génome

Le développement embryonnaire fait intervenir la communication entre cellules qui utilisent divers signaux. Ces voies de signalisation contrôlent ensuite plusieurs aspects des activités cellulaires et notamment l’expression de gènes du développement. Ces signaux sont présents chez tous les animaux mais les acteurs de ces voies et les gènes qu’ils contrôlent sont différents aboutissant à des processus développementaux et à des mises en place de caractères morphologiques différents. Notre objectif est de comparer à l’échelle du génome les régulations transcriptionnelles contrôlées par les voies de signalisation les mieux caractérisées chez l’amphioxus et les vertébrés en utilisant des approches RNA-seq et ATAC-seq. Ce projet est financé par l’ANR CHORELAND et mené en collaboration avec l’équipe de Jose-Luis Gomez-Skarmeta à Seville.

Publications clés :

Bertrand S, Le Petillon Y, Somorjai IML, Escriva H. (2017) Developmental cell-cell communication pathways in the cephalochordate amphioxus: actors and functions. Int J Dev Biol. 2017;61(10-11-12):697-722.

Acemel RD, Tena JJ, Irastorza-Azcarate I, Marlétaz F, Gómez-Marín C, de la Calle-Mustienes E, Bertrand S, Diaz SG, Aldea D, Aury JM, Mangenot S, Holland PW, Devos DP, Maeso I, Escrivá H, Gómez-Skarmeta JL. (2016). A single three-dimensional chromatin compartment in amphioxus indicates a stepwise evolution of vertebrate Hox bimodal regulation. Nat Genet. 2016 Mar;48(3):336-41.

Projet transversal : développement technique

Notre équipe est leader en ce qui concerne les études développementales chez l’amphioxus. Dans ce cadre nous souhaitons continuer à mettre au point de nouveaux outils et de nouvelles techniques. Nous avons récemment obtenu la séquence complète du génome de l’espèce européenne Branchiostoma lanceolatum ainsi que de nombreuses données épigénomiques en collaboration avec le Génoscope et plusieurs laboratoires internationaux. Ce génome ainsi que des données d’expression seront prochainement implémentés dans la base de données MARIMBA. Les données génomiques et épigénomiques sont accessibles sur la page AmphiENCODE et sur le Genome Browser de l’UCSC dont le lien se trouve sur la page AmphiENCODE. Nous avons développé en collaboration avec plusieurs équipes les techniques de RNA-seq, ATAC-seq et ChIP-seq et aujourd’hui nous développons la mutagenèse à travers le système CRISPR/Cas9. Ces axes de recherche sont en partie financés par les projets européens CORBEL et ASSEMBLEplus.

Publications clés :

Escriva H. (2018). My Favorite Animal, Amphioxus: Unparalleled for Studying Early

Vertebrate Evolution. Bioessays. 2018 Dec;40(12):e1800130.

Marlétaz F, Firbas PN, Maeso I, Tena JJ, Bogdanovic O, Perry M, Wyatt CDR, de la Calle-Mustienes E, Bertrand S, Burguera D, Acemel RD, van Heeringen SJ, Naranjo S, Herrera-Ubeda C, Skvortsova K, Jimenez-Gancedo S, Aldea D, Marquez Y, Buono L, Kozmikova I, Permanyer J, Louis A, Albuixech-Crespo B, Le Petillon Y, Leon A, Subirana L, Balwierz PJ, Duckett PE, Farahani E, Aury JM, Mangenot S, Wincker P, Albalat R, Benito-Gutiérrez È, Cañestro C, Castro F, D'Aniello S, Ferrier DEK, Huang S, Laudet V, Marais GAB, Pontarotti P, Schubert M, Seitz H, Somorjai I, Takahashi T, Mirabeau O, Xu A, Yu JK, Carninci P, Martinez-Morales JR, Crollius HR, Kozmik Z, Weirauch MT, Garcia-Fernàndez J, Lister R, Lenhard B,  Holland PWH, Escriva H*, Gómez-Skarmeta JL*, Irimia M*. (2018). Amphioxus functional genomics and the origins of vertebrate gene regulation. Nature. 2018Dec;564(7734):64-70.

*co-corresponding authors

Oulion S, Bertrand S, Belgacem MR, Le Petillon Y, Escriva H. (2012). Sequencing and analysis of the Mediterranean amphioxus (Branchiostoma lanceolatum) transcriptome. PLoS One. 2012;7(5):e36554.

Bertrand S, Escriva H. (2011). Evolutionary crossroads in developmental biology: amphioxus. Development. 2011 Nov;138(22):4819-30. doi: 10.1242/dev.066720. Review.