Etude comparative de la formation du système nerveux périphérique des ascidies:conservation, dérive et variabilité
Le système nerveux périphérique (PNS) des vertébrés provient de structures embryonnaires, la crête neural et des placodes. Ces structures donnant naissance à différents types cellulaires et structures uniques aux vertébrés, comprendre leur formation et leur origine évolutive a été l’objet d’une intense recherche. Les ascidies, des invertébrés marins qui appartiennent au groupe frère des vertébrés n’ont ni crête neurale ni placodes. Pour autant, leur PNS simple, composé d’un faible nombre de neurones sensoriels épidermiques, présente de nombreuses similitudes avec le PNS des vertébrés: l’organisation topologique, les mécanismes régulateurs et l’expression des gènes. Néanmoins, une dérive forte des mécanismes développementaux chez les ascidies, lignage à évolution rapide, empêche d’obtenir des conclusions fortes et définitives. Définir une condition ancestrale au PNS et à ses mécanismes régulateurs chez les ascidies est donc crucial pour comprendre l’émergence du PNS chez les vertébrés.
Dans ce but, nous proposons une approche comparative et fonctionnelle du PNS au sein des ascidies. Nous caractériserons le PNS chez différentes espèces et examinerons comment le réseau de gènes décrit chez l’espèce de référence Ciona intestinalis y est déployé. L’accent sera mis sur l’expression des gènes et leur régulation en déterminant le rôle de voies de signalisation et en analysant l’activité et l’évolution des séquences régulatrices de la transcription. Nous espérons proposer un réseau régulateur ancestral et décrire les changement survenus lors de la diversification des ascidies. Nous nous concentrerons sur deux régions du PNS: les palpes antérieurs qui ont un nombre fixe de neurones et le PNS caudal qui a nombre variable au sein d’une espèce et entre espèces. Cela nous permettra de tester l’hypothèse selon laquelle la variabilité d’un trait est liée à sa capacité à évoluer et à la divergence/dérive des mécanismes régulateurs.
Ce projet est financé par l’ANR.
Les tuniciers sont caractérisés par leur capacité, unique au sein du règne animal, de produire de la cellulose. Cette capacité, restreinte aux plantes, champignons et bactéries, est apparue grâce à l’acquisition, par transfert horizontal, d’un gène codant pour une cellulose synthase. La cellulose est le composant majeur de la tunique, une sorte d’exosquelette sécrété par l’épiderme et qui entoure l’animal à l’état adulte, mais aussi chez la larve. L’objectif du projet est d’utiliser notre connaissance de la régionalisation moléculaire de l’épiderme au cours du développement pour identifier les mécanismes régulant la production de tunique et sa morphogenèse 3D à base de matrice extracellulaire.
Ce projet est financé par Sorbonne Université dans le cadre du programme Emergence.
Notre équipe étant localisée dans une station marine, nous souhaitons établir de nouvelles espèces d’ascidies comme modèles pour une approche expérimentale du développement embryonnaire. Cela nous permettra de comparer avec l’espèce de référence Ciona intestinalis les mécanismes cellulaires et moléculaires du développement. Nous produisons des ressources (génomes, transcriptomes…), méthodes (hybridation in situ, électroporations..) et données (patrons d’expression, régions cis-régulatrices…) pour plusieurs espèces locales.
Ce projet est financé par le CNRS (INSB) dans le cadre de l’appel à projet Diversity of Biological Mechanisms.
Alors que le système nerveux périphérique des vertébrés (PNS) dérive exclusivement de structures dorsales, crête neurale et placodes, il dérive aussi de l’ectoderme ventral chez les chordés invertébrés, ascidies et amphioxus. La signalisation BMP induit un territoire neurogénique dans lequel sont spécifiés des neurones sensoriels par la voie Notch. Ce PNS ventral (vPNS) correspond à une structure ancestrale des chordés qui a été perdue chez les vertébrés ou alors recrutée dorsalement, possiblement par co-option de mécanismes ancestraux. Notre projet vise à explorer fonctionnellement la formation du vPNS chez les deux groupes de chordés invertébrés en: 1) identifiant les gènes du vPNS, 2) déterminant leur hiérarchie et leur régulation transcriptionnelle, 3) établissant si leur mode de régulation est conservé et 4) identifiant d’éventuels équivalents chez les vertébrés soit pour le territoire vPNS, soit pour les neurones du vPNS ou soit pour le réseau de régulations géniques du vPNS.
Ce projet financé par l’ANR est une collaboration au sein du BIOM avec les équipes:
– Equipe E1: Evolution et développement des Chordés de Hector ESCRIVA et Stéphanie BERTRAND (amphioxus)
– Equipe E3: Développement et Evolution des Vertébrés de Sylvie MAZAN (lamproie et roussette)
Le projet ChorMedFin (Chordates Median Fin: Gene regulatory networks controlling median fin formation in basal chordates) est supporté financièrement par l’ANR. Son ambition est de comprendre l’évolution de la formation de la nageoire médiane grâce à l’étude des embryons de tuniciers et de céphalochordés.
Nous avons précédemment mis en évidence les mécanismes contrôlant la régionalisation de l’épiderme de la queue de Ciona intestinalis et la formation de ses dérivés: le système nerveux périphérique et la nageoire médiane. Cette dernière est formée exclusivement par du matériel extracellulaire (incluant de la cellulose) sécrété par l’épiderme sous-jacent et constitue un intéressant cas de morphogenèse sans cellule. Bien qu’étant a priori assez éloignées de structures équivalentes chez les vertébrés (la crête neurale/les placodes et la nageoire médiane), nos résultats suggèrent une origine commune au cours de l’évolution.
Afin de mieux comprendre la formation et l’évolution de la nageoire et du système nerveux périphérique chez les chordés, nous souhaitons :
1) Reconstruire le réseau de gènes impliqué chez Ciona intestinalis.
2) Décrire le développement et la spécification des structures équivalentes chez d’autres chordés (tuniciers et céphalochordés).
3) Evaluer la conservation du réseau.
