Contrôle transcriptionnel de la morphogenèse des chordés

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Nous travaillons sur les embryons de petits animaux marins, les ascidies, dont font partie les bijus et autres violets comestibles. Nous avons choisi d’étudier ces animaux car les différentes espèces de ce groupe ont des génomes très différents, mais se développent de manière presque identique!

Pour comprendre ce paradoxe apparent, nous combinons des approches d’imagerie fluorescente sur des embryons vivants, de séquençage des génomes, d’embryologie classique et de modélisation informatique. Notre espoir est que ces travaux nous permettront de mieux comprendre les chemins parfois tortueux que prend l’évolution des espèces.

Les biologistes ont longtemps été fascinés par les différences de taux d’évolution morphologique des espèces animales. Pourquoi certains groupes animaux subissent-ils des changements morphologiques rapides alors que d’autres, comme le coelacanthe, peuvent garder une morphologie presque identique pendant des centaines de millions d’années? La stabilité morphologique est-elle corrélée avec le taux de divergence du génome, ou existe-t-il des mécanismes spécifiques pour amortir ou amplifier l’impact phénotypique de la divergence génétique?  Notre groupe explore les relations complexes entre le génotype et le phénotype au croisement de la biologie du développement, de la biologie computationnelle, de la biologie évolutive et de la biologie cellulaire.  Nous étudions les embryons des ascidies, des invertébrés marins appartenant au même groupe que les vertébrés (les chordés) et choisis pour la grande simplicité anatomique de leurs embryons et la compacité de leurs génomes. Ces embryons se développent avec des lignages cellulaires fixes et remarquablement bien conservés entre toutes les espèces étudiées, même lorsque leurs génomes ont largement divergé pendant 500 millions d’années d’évolution parallèle. Les ascidies offrent donc une occasion unique de déchiffrer le programme de développement d’un chordé au niveau cellulaire de résolution et de comprendre comment la plasticité génomique est compatible avec la conservation morphologique. Ce dernier phénomène est appelé Divergence des Systèmes de Développement (DSD) et peut expliquer pourquoi la modélisation des maladies humaines dans les modèles animaux n’est pas toujours réussie.  Pour identifier les mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent la stabilité évolutive de la morphogenèse ascidienne, nous combinons l’imagerie quantitative avancée avec l’épigénétique, la transcriptomique et les analyses cis-régulatrices. Nos principaux objectifs sont: 1) d’élucider l’évolution du répertoire et de la fonction des protéines régulatrices du développement chez les ascidies; 2) de quantifier la morphogenèse ascidienne et son évolution par microscopie avancée à feuille de lumière et analyse informatique des images obtenues.

 

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Patrick Lemaire

Membres de l'équipe

  • Kilian BIASUZ
    (Doctorant) +33 (0)4 34 35 95 63
  • Christelle DANTEC
    (IR-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 59
  • Justine DARDAILLON
    (IE-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 60
  • Julien LAUSSU
    (Post-Doc) +33 (0)4 34 35 95 63
  • Bruno LEGGIO
    (Post-Doc) +33 (0)4 34 35 95 60
  • Patrick LEMAIRE Chef d'equipe
    (Chercheur DR1) +33 (0)4 34 35 95 60
  • Jacques PIETTE
    (Chercheur DR2) +33 (0)4 34 35 95 63
    • 2017

      Genome-wide survey of miRNAs and their evolutionary history in the ascidian, Halocynthia roretzi.

      Wang K, Dantec C, Lemaire P, Onuma TA, Nishida H.

      BMC Genomics. 18(1):314. Pubmed

    • 2016

      ANISEED 2015: a digital framework for the comparative developmental biology of ascidians.

      Brozovic M, Martin C, Dantec C, Dauga D, Mendez M, Simion P, Percher M, Laporte B, Scornavacca C, Di Gregorio[...]

      Nucleic Acids Res. 44:D808-18. Pubmed

    • 2015

      Guidelines for the nomenclature of genetic elements in tunicate genomes.

      Stolfi A, Sasakura Y, Chalopin D, Satou Y, Christiaen L, Dantec C, Endo T, Naville M, Nishida H, Swalla BJ,[...]

      Genesis. 53:1-14. Pubmed

    • 2015

      Thaliaceans, the neglected pelagic relatives of ascidians : a developmental and evolutionary enigma.

      Piette J, Lemaire P.

      Q Rev Biol. 90:117-45. Pubmed

    • 2015

      Tunicates: exploring the sea shores and roaming the open ocean. A tribute to Thomas Huxley.

      Lemaire P, Piette J.

      Open Biol. 5:150053. Pubmed

    • 2014

      An otx/nodal regulatory signature for posterior neural development in ascidians.

      Roure A, Lemaire P, Darras S.

      PLoS Genet. 10:e1004548. Pubmed

    • 2015

      Guidelines for the nomenclature of genetic elements in tunicate genomes.

      Stolfi A, Sasakura Y, Chalopin D, Satou Y, Christiaen L, Dantec C, Endo T, Naville M, Nishida H, Swalla BJ,[...]

      Genesis. 53(1):1-14. Pubmed

    • 2015

      A pipeline for the systematic identification of non-redundant full-ORF cDNAs for polymorphic and evolutionary divergent genomes: Application to the ascidian Ciona intestinalis.

      Gilchrist MJ, Sobral D, Khoueiry P, Daian F, Laporte B, Patrushev I, Matsumoto J, Dewar K, Hastings KE, Satou Y,[...]

      Dev Biol. 404(2):149-63. Pubmed

    • 2013

      DNA-binding specificities of human transcription factors.

      Jolma A, Yan J, Whitington T, Toivonen J, Nitta KR, Rastas P, Morgunova E, Enge M, Taipale M, Wei G,[...]

      Cell. 152(1-2):327-39. Pubmed

    • 2013

      Highly conserved elements discovered in vertebrates are present in non-syntenic loci of tunicates, act as enhancers and can be transcribed during development.

      Sanges R, Hadzhiev Y, Gueroult-Bellone M, Roure A, Ferg M, Meola N, Amore G, Basu S, Brown ER, De Simone[...]

      Nucleic Acids Res. 41(6):3600-18. Pubmed

    • 2012

      Antagonizing retinoic acid and FGF/MAPK pathways control posterior body patterning in the invertebrate chordate Ciona intestinalis.

      Pasini A, Manenti R, Rothbächer U, Lemaire P.

      PLoS One. 7(9):e46193. Pubmed

    • 2011

      Evolutionary crossroads in developmental biology: the tunicates.

      Lemaire P.

      Development. 138(11):2143-52. Pubmed

    • 2011

      Time-lapse imaging of live Phallusia embryos for creating 3D digital replicas.

      Robin FB, Dauga D, Tassy O, Sobral D, Daian F, Lemaire P.

      Cold Spring Harb Protoc. 2011(10):1244-6. Pubmed

    • 2011

      Imaging of fixed ciona embryos for creating 3D digital replicas.

      Robin FB, Dauga D, Tassy O, Sobral D, Daian F, Lemaire P.

      Cold Spring Harb Protoc. 2011(10):1247-50. Pubmed

    • 2011

      Creating 3D digital replicas of ascidian embryos from stacks of confocal images.

      Robin FB, Dauga D, Tassy O, Sobral D, Daian F, Lemaire P.

      Cold Spring Harb Protoc. 2011(10):1251-61. Pubmed

    Les biologistes ont longtemps été fascinés par les différences de taux d’évolution morphologique des espèces animales. Pourquoi certains groupes animaux subissent-ils des changements morphologiques rapides alors que d’autres, comme le coelacanthe, peuvent garder une morphologie presque identique pendant des centaines de millions d’années? La stabilité morphologique est-elle corrélée avec le taux de divergence du génome, ou existe-t-il des mécanismes spécifiques pour amortir ou amplifier l’impact phénotypique de la divergence génétique?

    Notre groupe explore les relations complexes entre le génotype et le phénotype au croisement de la biologie du développement, de la biologie computationnelle, de la biologie évolutive et de la biologie cellulaire.

    Nous étudions les embryons des ascidies, des invertébrés marins appartenant au même groupe que les vertébrés (les chordés) et choisis pour la grande simplicité anatomique de leurs embryons et la compacité de leurs génomes. Ces embryons se développent avec des lignages cellulaires fixes et remarquablement bien conservés entre toutes les espèces étudiées, même lorsque leurs génomes ont largement divergé pendant 500 millions d’années d’évolution parallèle. Les ascidies offrent donc une occasion unique de déchiffrer le programme de développement d’un chordé au niveau cellulaire de résolution et de comprendre comment la plasticité génomique est compatible avec la conservation morphologique. Ce dernier phénomène est appelé Divergence des Systèmes de Développement (DSD) et peut expliquer pourquoi la modélisation des maladies humaines dans les modèles animaux n’est pas toujours réussie.

    Pour identifier les mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent la stabilité évolutive de la morphogenèse ascidienne, nous combinons l’imagerie quantitative avancée avec l’épigénétique, la transcriptomique et les analyses cis-régulatrices. Nos principaux objectifs sont: 1) d’élucider l’évolution du répertoire et de la fonction des protéines régulatrices du développement chez les ascidies; 2) de quantifier la morphogenèse ascidienne et son évolution par microscopie avancée à feuille de lumière et analyse informatique des images obtenues.