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Les biologistes sont depuis longtemps intrigués par les différents taux d'évolution morphologique des espèces animales. Pourquoi certains taxons subissent des changements morphologiques rapides tandis que d'autres, comme le coelacanthe, peuvent garder des morphologies très similaires sur des centaines de millions d'années? Est-ce corrélé au taux de divergence du génome, ou cela implique-t-il des mécanismes spécifiques pour atténuer ou amplifier l'impact de la divergence génétique? Notre équipe étudie les relations complexes entre le génotype et le phénotype, au carrefour de la biologie du développement, de la biologie computationnelle, de la biologie de l'évolution et de la biologie cellulaire.

Embryon d'ascidieNous utilisons comme système modèle les embryons de tuniciers en raison de la simplicité anatomique et génomique de ces invertébrés marins, qui sont étroitement liés aux vertébrés (ci-contre). Nous concentrons notre travail sur deux groupes de tunicier, les ascidies et les thaliacés.

Les embryons d'ascidie se développent, comme beaucoup de nématodes, avec un lignage cellulaire fixe, qui est remarquablement bien conservé entre toutes les espèces étudiées, même celles dont les génomes ont fortement divergé au cours de 500 millions années d'évolution parallèle. Les ascidies offrent donc une occasion unique de déchiffrer le programme de développement d'un chordé avec un niveau de résolution cellulaire, et de comprendre comment une forte plasticité génomique est compatible avec la conservation morphologique. Ce dernier phénomène est appelé Divergence Dévelopementale des Systèmes (DSD) et peut expliquer pourquoi la modélisation des maladies humaines dans des modèles animaux n'est pas toujours couronnée de succès.

En revanche, les embryons de thaliacés, qui sont considérés paraphylétiques aux ascidies, ont subi un changement radical morphologique associée à une transition écologique entre sessilité et pélagie.

Pour identifier à l'échelle du génome les mécanismes qui contrôlent la stabilité évolutive remarquable de la morphogenèse des ascidies, et comment les thaliacés y ont échappé, nous combinons des approches d'imagerie quantitative, de séquençage de génomes, d'épigénétique, et de mesure de l'expression des gènes. Nos principaux objectifs sont les suivants:

• Elucider la phylogénie des tuniciers et l'évolution du répertoire des protéines régulatrices du développement chez les ascidies et thaliacés.

• Quantifier la morphogenèse des ascidies et son évolution par microscopie à feuille de lumière.

• Séquencer et assembler les génomes d'espèces d'ascidies évolutivement plus ou moins proches.

• Décrire l'évolution entre espèces d'ascidies plus ou moins proches du programme transcriptionnel et des réseaux de régulation génétique qui conduisent l'embryogenèse.

• Identifier les forces qui expliquent l'extrême stabilité de l'évolution de la morphogenèse des ascidies et déterminer l'impact relatif des contraintes de développement, de la sélection et de la dérive sur l'évolution des programmes transcriptionnels et morphogénétiques.

• Développer un système avancé de base de données d'organisme modèle, ANISEED, permettant l'intégration multi-échelle de données hétérogènes décrivant les programmes de développement aux niveaux génétiques et cellulaires.


Notre équipe fait partie de l'Institut de biologie Computationelle de Montpellier, du Laboratoire d'excellence EpiGenMed et du projet d'investissement d'avenir Morphoscope.

Notre travail est soutenu par le CNRS, l'ANR, la Fondation pour la Recherche Médicale et la Fondation Bettencourt Schueller. Nous avons des collaborations fortes avec l'équipe Virtual Plants INRIA, l'équipe d'évolution moléculaire à l'Institut de sciences de l'évolution de Montpellier et l'équipe de Lazrs hufnagel à l'EMBL.

 


Membres de l'équipe:

► Matija BROZOVIC
(IE-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 59
► Christelle DANTEC
(IR-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 60
► Justine DARDAILLON
(IE-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 60
► Julien LAUSSU
(Post-Doc) +33 (0)4 34 35 95 63
► Patrick LEMAIRE Chef d'equipe
(Chercheur DR1) +33 (0)4 34 35 94 00
► Alicia MADGWICK
(Doctorant) +33 (0)4 34 35 95 63
► Jacques PIETTE
(Chercheur DR2) +33 (0)4 34 35 95 63
  • M. Brozovic, C. Martin, C. Dantec, D. Dauga, M. Mendez, P. Simion, M. Percher, B. Laporte, C. Scornavacca, S. Fujiwara, M. Gineste, E. Lowe, J. Piette, Y. Sasakura, N. Takatori, TC. Brown, F. Delsuc, C.Gissi, E. Douzery, A. McDougall, H. Nishida, H. Sawada, B. Salla, H. Yasuo, P. Lemaire (2016). ANISEED 2015: a digital framework for the comparative developmental biology of ascidians. Nucleic Acid Research. Database issue in press.
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Lemaire Fig2                            Lemaire Fig3

 Projection maximale d'imagerie confocale d'une gastrula tardive de Ciona intestinalis, dans laquelle le réseau d'actine corticale a été marqué en fluorescence.

     

 Jeune gastrula de Ciona intestinalis, imagée par microscopie confocale et segmentée. Le code de couleur indique les destins larvaires de chaque cellule. Noter la régularité de l'embryon et sa symétrie bilatérale.