Les projets financés  

le réseau de la biologie du développement à Sorbonne Université

Projets exploratoires collaboratifs & Master 2

 

 

Projet porté par Hector Escriva   Collaboratif PLUS

1) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

2) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche sur Mer (UMR 7009, OOV)

3) Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CSIC/ Universidad Pablo de Olavide, Sevilla, Espagne)

 

Les trois participants de ce PECP font partis du consortium qui a séquencé, assemblé et analysé le génome complet de l'amphioxus de Méditerranée, Branchiostoma lanceolatum. Dans ce cadre, nous avons établi le premier epigénome connu d'un céphalocordé. Pour cela, l'implication du partenaire espagnol de ce projet PECP, Jose Luis Gomez Skarmeta, un expert international d'épigénomique, a été essentiel.

 

Ce projet PECP est dirigé à la continuation de ces travaux d'épigénomique mais dans un contexte fonctionnel. Ainsi, les deux partenaires de SU, Michael Schubert et Hector Escriva, ont déjà collaboré dans le passé pour l'étude du rôle de l'acide rétinoïque dans le contrôle du développement embryonnaire de l'amphioxus (voir PNAS 2004, 101:10320; Development 2005, 1:61), et ici ils souhaitent étudier les modifications épigénomiques produites par l'activation et/ou répression du signal acide rétinoïque au cours du développement de l'amphioxus. La technique que nous utilisons est l'ATAC-seq, une technique maitrisée par le partenaire espagnol et qui a déjà donné des résultats probants chez des embryons sauvages d'amphioxus dans nos laboratoires en 2014. Cette technique (voir Nat Methods 2013, 10:1213) permet d'une manière simple, rapide, et sur un nombre limité de cellules, de mettre en évidence la chromatine ouverte avec une résolution d'un nucléotide, ce qui permet d'étudier les enhancers actifs ou inactifs à un moment donné du développement.

 

Lors de la saison de ponte de l'amphioxus de cette année 2015 (Mai-Juillet) nous avons préparé les échantillons sauvages et traités l'acide rétinoïque et des antagonistes de l'AR pour l'étude par ATACseq. Ces échantillons seront séquencés (Hiseq2500) de la rentrée puis les données générés seront étudiés au cours de l'année 2016.

Ce projet PECP nous a permis de financer les frais de déplacement et logement des partenaires OOV et espagnol à l'OOB ou les expériences in vivo sur les embryons d'amphioxus ont été effectuées, ainsi que les frais de fonctionnement du projet.

 

 

Projet porté par Jean-Philippe Chambon     Collaboratif  Master 2

Lien entre le « patterning » caudal précoce chez Ciona intestinalis et la vague d’apoptose associée à  la migration des PGCs au moment de la régression caudale.

1) UMR 7138 IBPS, Sorbonne Université, Paris

2) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

 

L’ascidie Ciona intestinalis est un organisme chordé, hermaphrodite avec une embryogenèse rapide (18h à 18°C) à l’issue de laquelle elle se présente sous la forme d’un têtard nageant (stade larvaire), composé d’environ 2600 cellules organisées en un tronc et une nageoire caudale. Après une phase de nage de quelques heures, la fixation de la larve via un organe adhésif (la papille) est l’évènement précurseur de la métamorphose. L’événement le plus frappant de cette métamorphose, et qui se produit quelques heures après la fixation de la larve, est la régression de la nageoire caudale (Karaiskou et al. 2014). Nous avons mis en évidence une mort par apoptose comme étant l’évènement principale la régression caudale chez C. intestinalis (Chambon et al., 2002, 2007). La mort cellulaire programmée des cellules constitutives de la queue est initiée à son extrémité postérieure, se propage en vague postéro-antérieure vers le tronc en affectant la grande majorité des tissus qui composent la nageoire (9). Cependant au cours de cette régression caudale deux tissus ne sont pas affectés par cette mort cellulaire. L’endoderme caudal dont la totalité des cellules qui le composent migrent dans le tronc à l’initiation de la métamorphose (Sasakura et al.) et les cellules primordiales germinales (PGCs). Chez Ciona à l’issue de l’embryogenèse, huit PGCs sont localisées à l’extrémité postérieure de la nageoire caudale (Shirae-Kurabayashi et al., 2006). Les PGCs se retrouvent toujours en partie postérieure de la nageoire caudale en cours de régression, avant de rejoindre le tronc (mouvement postéro-antérieur) et finalement les gonades dans le juvénile (Shirae-Kurabayashi et al., 2006). Nos résultats non publiés montrent que lors de la régression caudale : (i) les PGCs se déplacent en parallèle et de manière concomitante avec la vague apoptotique, sans jamais subir un destin apoptotique elles-mêmes (ii) la migration des PGCs répond aux même signaux moléculaire qui régulent la vague d’apoptose (iii) une inhibition de la transcription bloque la migration des PGCs et provoque leur mort par apoptose et (iv) la vague d’apoptose est nécessaire à leur migration. Par ailleurs il a été montré notamment par l’équipe de S. Darras (données non publiées), qu’au cours de l’embryogenèse l’antagonisme de deux gradients : antéro-postérieur de l’acide rétinoïque   et postéro-antérieur du FGF/ MAPK, contrôle le « patterning »  antéro-postèrieur de l’épiderme caudal ainsi que l’identité des neurones épidermiques qui constitue le système nerveux périphérique de la queue. Existe-t-il un lien entre ce « patterning » antéro-postérieur précoce de la nageoire caudale, la vague postéro-antérieur d’apoptose et la migration postéro-antérieur des PGCs ?

 

Le projet de Master II de Karen Robin consiste à essayer  d’élucider ces liens. Les approches expérimentales envisagées sont : des hybridations in situ fluorescente sur larves nageantes afin d’établir si l’expression des molécules impliquées dans le « patterning » dans le bourgeon caudal tardif perdurent au stade larve nageante. En parallèle des outils fonctionnels mis au point par l’équipe de S. Darras pour perturber le « patterning » de la nageoire seront utilisés (électroporation ou microinjection) et leurs effets évalués sur la vague d’apoptose et la migration des PGCs par des  marquages TUNEL (cellules apoptotiques) et Ci-Vasa (visualisation des PGCs) à des stades successifs de la régression caudale. Et enfin si le temps le permet, ces même effets seront évalués in vivo par vidéomicroscopie, nous avons déjà un marqueur in vivo de la vague d’apoptose et nous pouvons la visualiser en vidéomicroscopie, nous sommes en train de finaliser le marquage in vivo des PGCS

 
 
Projet porté par Elisabeth Christians  Collaboratif

Insights into animal evolution from the genome sequence of the medusozoan Clytia hemisphaerica.

1) UMR 7009 Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche sur Mer  ‐ OOV

2) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

 

L’embryon d’oursin est considéré comme un très bon modèle pour étudier la réponse des organismes marins aux modifications de l’environnement. Ces embryons développent en effet différentes stratégies de défense contre ces stress environnementaux. Le projet exploratoire collaboratif que nous soumettons  ici porte sur l’étude quantitative de l’expression de gènes participant à la réponse au stress dans ce modèle. E. Christians a étudié les mécanismes de régulation et le rôle des gènes impliqués dans la réponse au stress  dans plusieurs systèmes modèles mammifères. A-M Genevière a développé l’étude des effets de xénobiotiques sur les mécanismes qui contrôlent le développement des embryons d’oursin.  Nous proposons à travers ce projet collaboratif de mettre au point le suivi de l’expression de gènes par RTqPCR en réponse à l’action de deux classes de polluants, des perturbateurs endocriniens et des nanoparticules. Les gènes sélectionnés appartiennent aux familles principales des Hsps (Heatshockproteins) : Hsp25/HspB1, Hsp70, Hsp90 et le facteur de transcription majeur de ces gènes : HSF1 (4 gènes). Les séquences de ces gènes ont été identifiées dans les banques de données disponibles pour Paracentrotuslividus et pour certains d’entre eux des primers ont déjà été validés. Dans un premier temps, un profil d’expression de ces 4 gènes sera établi au cours du développement normal, de l’œuf non fécondé au stade pluteus(expression maternelle puiszygotique) afin de définir l’importance développementale de ces gènes. Dans un second temps les variations d’expression seront mesurées dans les embryons exposés aux xénobiotiques, par rapport aux non-exposés.

 

La mise au point de ces expériences et les résultats obtenus contribueront directement au projet SINanoMar (Impact de nanoparticules en milieu marin-Défi Nano-CNRS) en cours dans l’équipe d’A-M Genevière et permettront d’obtenir des données préliminaires en vue de la soumission d’autres demandes de financements nationaux et internationaux.

 

 

Projet porté par Richard Copley   Collaboratif

Insights into animal evolution from the genome sequence of the medusozoan Clytia hemisphaerica.

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2) UMR 7138 Evolution Paris-Seine, Group Leaders Eric Quéinnec and Jean-Philippe Chambon

 

Most animals with which we are familiar are bilateria - as well as a head and a tail, they have a front and a back, giving them bilateral (i.e. left/right) symmetry. The cnidaria, including sea anemones, corals and jellyfish are the closest living relatives of the bilateria and as such represent a valuable group for understanding the transitions that took place during the evolution of the bilateria. They also present a number of interesting evolutionary issues in their own right. Most cnidarians have a complex life cycle. The fertilized egg develops into a free swimming planula structure, that then settles and metamorphoses into a polyp. In a large group of cnidarians, the medusozoa, the polyp can produce a medusa (i.e. jellyfish) stage that can reproduce sexually. We are sequencing the genome of a medusozoan, Clytia hemisphaerica in order to better understand how these distinct life stages can be encoded in the same genome, and how they are regulated during the animal’s life cycle. Many of the genes used have direct equivalents in bilateral animals, and we are determining whether these are more or less likely to be included in particular stages of the cnidarian life cycle.

 

 

Projet porté par Jenifer Croce   Collaboratif

Towards the identification of an ancestral Wnt function

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2) Laboratoire de Biologie du Développement (LBD, Campus Jussieu UMR 7622)

 

Wnt genes encode secreted glycoprotein ligands that to date have been reported in animals from all metazoan phyla, ranging from sponges to vertebrates, while they have yet to be found in other living organisms (i.e. unicellular entities and plants). In planulozoans (which encompass both bilaterians and cnidarians), at least ten wnt genes have been reported in most genomes investigated so far, and their related proteins have been described as key regulators of numerous developmental processes, including primary body axis establishment and convergent-extension movements during gastrulation and neurulation. In contrast, in non-plan­­ulozoans (i.e. sponges, placozoans and ctenophores), the overall number of wnt genes reported is usually smaller (between three and four) and a developmental function for their corresponding proteins has yet to be ascertained. The goal of our project is to trace the evolutionary history of the wnt genes in metazoans, i.e. to determine their origin and a model for their diversification throughout the metazoan kingdom, as well as to examine the ancestral biological function of this family of ligands. 

 

 

Projet porté par Rémi Dumollard  Collaboratif  Master 2

Etude de la réponse aux xénobiotiques durant l’embryogenèse de l’embryon d’ascidie et d’oursin

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

 

Le bisphénol A (BPA) est largement utilisé dans l'industrie comme monomère de résines époxyde (des polyépoxydes tapissent l'intérieur de certaines boites de conserve, de canettes (principales sources d'exposition pour l'homme)) et polycarbonates. De nombreuses études ont décrit les effets préjudiciables causés par l'exposition à faible dose de BPA, notamment sur le système nerveux et le comportement. Dans cette étude, les effets néfastes du BPA ont été analysés au cours du développement embryonnaire de Phallusia mammillata. Pour cela, les embryons au stade une cellule ont été traités à l'eau de mer contenant du BPA ce qui a sévèrement affecté le développement embryonnaire. Les embryons d’ascidie ont montré des malformations, voire un arrêt de développement d'une manière dose-dépendante (avec une concentration tératogène médiane (CT50) de 10,7 μM et une concentration létale médiane (CL50) de 20,9 μM). Fait intéressant, de plus faibles concentrations de BPA (concentration effective médiane (CE50) de 1,2 μM) ont affecté le développement des organes sensoriels pigmentaires, illustrant son potentiel neurotoxique. Il est connu que les perturbateurs endocriniens comme le BPA peuvent induire des malformations via une liaison aux récepteurs nucléaires (RNs). Pour cette raison, 14 RNs de P. mammillata ont été étudiés en fonction de leur expression spatiale dans l’embryon, par hybridation in situ. Cette analyse a révélé que 6 RNs (VDR/PXR1a, PPAR, COUP-TF, REV-ERB, ROR et TR) sont exprimés dans ou à proximité de la vésicule sensorielle du cerveau (hébergeant les organes sensoriels pigmentaires). D'après les résultats de cette étude et les données publiées, il est tentant de supposer que le BPA perturbe la formation des organes sensoriels pigmentaires en se liant à VDR/PXR1a, PPAR, COUP-TF, REV-ERB, seul ou en complexe.

 

Etudiante en master: Isa Luis Gomes

 

 
Projet porté par Lucas Leclère   Collaboratif  Master 2

Etude bio-informatique et expérimentale des gènes spécifiques de la phase méduse chez Clytia hemisphaerica

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2) UMR7138  Equipe “Phylogeny, Anatomy, Evolution“, Sorbonne Université, Paris

 

Les projets de séquençage de génomes et de transcriptomes de métazoaires révèlent qu’un grand nombre de protéines prédites ne font pas partie de familles protéiques connues. Bien que certaines de ces prédictions soient des artéfacts, beaucoup d'autres correspondent à des protéines spécifiques d’une lignée évolutive, pour certaines ayant un rôle dans la mise en place de traits spécifiques ou permettant aux organismes de s'adapter à leur environnement. L’embranchement des cnidaires est un groupe frère des métazoaires et donc des bilatériens. Au sein de cet embranchement, il y a deux classes : les anthozoaires et les médusozoaires. Le cnidaire médusozoaire Clytia hemisphaerica a un cycle de vie complexe avec une phase pélagique, la méduse. Chez les anthozoaires par contre il n’y a pas de phase pélagique de ce type dans leur cycle de vie. Les analyses phylogénétiques indiquent que cette phase est une structure dérivée au sein des cnidaires et que la phase polype, benthique, représente la forme ancestrale. Une question centrale est donc de savoir si l'évolution et le développement de la phase méduse fut associée à l’invention de nouveaux gènes ou uniquement au redéploiement de gènes existants. L’objectif de ce stage était de pouvoir répondre en partie à cette question en identifiant les gènes spécifiques des cnidaires et du stade méduse chez Clytia hemisphaerica. Pour cela, deux approches complémentaires ont été mises en place : bio-informatique et expérimentale.

 

Dans un premier temps nous avons analysé l’ensemble des données transcriptomiques disponibles pour Clytia hemisphaerica afin d’identifier les séquences spécifiques de l’embranchement des cnidaires, ne présentant pas de similarité de séquence chez les autres métazoaires. Dans un second temps nous avons réalisé des analyses d’expression différentielles entre chacun des stades du cycle de vie non méduse et les phases méduses afin d’identifier les gènes surexprimés spécifiquement dans la phase méduse. À partir des résultats issus de l’analyse bio-informatique nous avons réalisé des expériences d’extraction depuis une banque de clones EST et d’hybridation in situ pour une sélection de gènes exprimés spécifiquement au cours du stade méduse de Clytia hemisphaerica. Cette approche a permis de mettre en évidence les patrons d’expression d’une vingtaine de gènes des cnidaires au niveau de plusieurs structures de la méduse : les tentacules, le manubrium, l’ombrelle ou encore les bulbes tentaculaires.

 

Etudiant en Master 2: Severine Romano

 
 
Projet porté par Tsuyoshi Momose   Collaboratif

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2)  INSERM U1154, CNRS UMR7196, MNHN USM503 Muséum National d'Histoire Naturelle

 

In this project we explore a next generation sequencing technology Ion-Torrent PGM and examine how we can employ it for detecting different DNA double strand break (DSB) errors are repaired in a cnidarian Clytia hemisphaerica. We have a preliminary data showing that the classic non-homologous end joining (NHEJ) mechanisms is turned off in the polyp-forming stem cells in Clytia. It will be a basis of the future project to reaveal molecular mechanisms underlying the regulation of DSB repair pathways.

 

 

Projet porté par Michael Schubert   Collaboratif  Master 2

1) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

2) Laboratoire de Biologie du Développement (LBD, Campus Jussieu UMR 7622)

 

L'acide rétinoïque (AR) est une molécule diffusible à la base de régulations géniques impliquées dans le contrôle de nombreux processus au cours du développement chez les vertébrés, notamment dans la régulation de la différentiation cellulaire ou encore celle de l'homéostasie. L’AR exerce sa fonction biologique en se liant à des hétérodimères composés de deux récepteurs nucléaires, RAR (pour Retinoic Acid Receptor) et RXR (pour Retinoid X Receptor). Ces récepteurs possèdent des domaines de liaison à l’ADN pouvant interagir avec des séquences spécifiques localisées au niveau des régions régulatrices des gènes cibles de la voie, séquences communément appelées « éléments de réponse à l’AR » ou RARE (pour Retinoic Acid Response Elements).

 

Durant ce projet, nous proposons une analyse comparative des données transcriptomiques obtenues chez le Xénope et l’Amphioxus afin d’identifier les gènes cibles de la signalisation à l'AR lors de l’embryogenèse d’un vertébré (Xénope) et d’un invertébré chordé (Amphioxus). Ensemble ces résultats permettront ainsi d’établir non seulement l’identité mais aussi le niveau de conservation des gènes cibles de la signalisation rétinoïde au cours de l'évolution des chordés.    

 

 

Projet porté par Sophie Sanchez-Ferandin   Collaboratif  Master 2

1) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

2) USR 3579 Laboratoire de Biodiversité et Biotechnologies Microbiennes, Banyuls-sur-mer

 

Les interactions microalgues-bactéries sont des phénomènes couramment décrits dans les milieux marins à travers les blooms phytoplanctoniques, mais également dans les cultures de microalgues maintenues au laboratoire. Cette étude constitue une approche préliminaire visant à mieux comprendre ces phénomènes d’interactions chez le modèle picoeucaryote photosynthétique Ostreococcus tauri RCC4221. Nous avons montré que la dynamique bactérienne varie en fonction des phases de croissance d’Ostreococcus tauri ainsi que selon le milieu de culture employé. La diversité bactérienne cultivable est majoritairement représentée par des gamma-protéobactéries du genre Marinobacter sp., quelles que soient les phases de croissance d’0.tauri et les conditions de cultures testées (photopériode et milieux carencés). La mise en place d’un nouveau protocole d’axénisation d’Ostreococcus tauri a permis d’obtenir une culture axénique à 99,91%. Des expériences de co-culture, avec des souches bactériennes préalablement isolées, seront ainsi développées prochainement afin de connaître le rôle de ces bactéries au sein de cultures d’0.tauri. Les premiers résultats obtenus semblent indiquer que les communautés bactériennes vivent librement autour des microalgues et pourraient favoriser la croissance d’Ostreococcus tauri RCC4221.

 

Etudiant en Master 2: Josselin Lupette

 
 
Projet porté par Hervé Tostivint    Collaboratif

Caractérisation de l’urotensine II (UII) et de son récepteur chez l’amphioxus Branchiostoma lanceolatum

1) Développement et évolution des systèmes neurosécréteurs (MNHN, CNRS, UMR 7221, Paris) 

2) Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes marins (UMR 7232 , OOB)

 

Les neuropeptides sont des acteurs importants de la communication neuronale qui pour l’essentiel peuvent être regroupés sous la forme de familles multigéniques. Un grand nombre des familles de neuropeptides connues chez les vertébrés ont des membres également chez les « invertébrés », ce qui suggère qu’elles ont une origine très ancienne et existaient déjà chez l’ancêtre commun de tous les bilatériens.

 

Les travaux que nous menons sont centrés sur l’étude de la famille d’un peptide appelé urotensine II (UII). L’existence de peptides de la famille de l’UII est bien attestée chez l’ensemble des vertébrés mais est encore controversée dans les autres groupes de métazoaires.

 

Notre projet vise à rechercher l’UII et son récepteur chez l’amphioxus, une espèce appartenant au groupe des céphalocordés considéré comme très proche évolutivement de celui des vertébrés. Une étude préliminaire nous a conduits à identifier dans le génome d’amphioxus des séquences structuralement apparentées à celles de l’UII et de son récepteur. Notre objectif sera donc de caractériser les gènes correspondants et rechercher leurs fonctions au cours du développement de l’amphioxus.

 

 

 

Séminaires & Conférences

 

 
Projet porté par Michel Gho   Séminaire intra réseau

1) Laboratoire de Biologie du Développement (LBD, Campus Jussieu UMR 7622)

2) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

 

Il s’agit d’une demande de financement (voyage/séjour) pour Stefania CASTAGNETTI. Etant responsable des séminaires de l’Unité (Séminaires du Mercredi), je lui ai invité à donner une conférence dans ce cadre. Il s‘agirait donc d’un séminaire conjoint « Séminaire du Mercredi »/« André Picard ».

 
Projet porté par Yasuo Hitoyoshi   Séminaire intra réseau

Mathematical modeling in developmental biology

1) Laboratoire de Biologie du Développement (LBD, Campus Jussieu UMR 7622)

2) Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer (LBDV, UMR 7009)

 

Dans le cadre du projet SATS-SU Réseau André Picard, nous avons invité François Robin (UMR 7622) à l’UMR7009 à Villefranche-sur-mer pour un séminaire. François a effectué sa thèse dans le laboratoire de Patrick Lemaire sur une analyse quantitative de changement de forme cellulaire au cours de la gastrulation de l’embryon d’ascidie. Ensuite, il est parti à Chicago pour ses séjours postdoctoraux dans le laboratoire de Ed Munro, dans lequel il a établi une méthode qui permet d’analyser le dynamique de molécules individuelles sur la surface de l’embryon de C. elegans (Robin et al, 2014, Nature Method). Il a aussi codirigé un projet sur la fermeture du tube neural dans l’embryon d’ascidie (Hashimoto et al, 2015, Dev Cell). Dans ce projet, l’analyse quantitative d’un processus morphogénétique a été couplée avec une modélisation.

François est arrivé à Villefranche le 16 avril 2015 le soir. Il nous a donné un séminaire intitulé « MORPHOGENESIS: FROM TISSUE TO SINGLE MOLECULES » le lendemain et discuté avec cinq PIs de l’unité UMR7009.

 
Projet porté par Benoit Perthame   Séminaire intra réseau

Mathematical modeling in developmental biology

1) LJLL UMR 7598 

2) SBR et UMR 8227 (Catherine BOYEN)

 

Since the seminal work of Alan Turing in 1952, mathematical models are used to explain pattern formation during development. Turing shows that morphogens reacting with short range activation combined with long range inhibition is a possible mechanism for generating boundaries. The french flag model of L. Wolpert (1968) is based on the idea that some positional information comes from a morphogen, diffused from one extremity of the developing organism, and determines cell differentiation.  A. Prochiantz, B. Perthame, C. Quininao and J. Touboul show that short range diffusion of a homeoprotein in a morphogen gradient is able to select a precise boundary within a bistable dynamics thus determinig precisely the cell fate.

 

This topic is part of a larger initiative of the Laboratoire Jacques-Louis Lions (UFR de mathématiques) to use mathematical models where spatial distribution and dynamics play a central role in life sciences.  

 

 

 

 

Projet porté par Daniel Aldea  Conférence

Amphioxus illuminates the origin of the vertebrates' head

 

The origin of vertebrates' head is still unclear, different hypotheses have pointed to the modification of the anterior mesoderm (loss or gain of anterior somites) in the common ancestor of chordates as a key step for the appearance of the vertebrate's head. Due to its morphological, developmental and genomic characteristics the cephalochordate amphioxus is a key model to illuminate the origin of vertebrates' morphological characteristics. Published work from our laboratory have shown that the FGF signaling pathway plays an essential role during early development in the formation of the most anterior somites. Using an RNA-seq approach we have identified "putative genes" that are under the control of FGF signal specifically during early somitogenesis. In situ hybridization has identified the genes that are putatively involved in the formation of the most anterior somites in amphioxus. Furthermore, using functional analyses we have shown that some "candidate genes" are master genes in the control of anterior somitogenesis. Thus, by studying the role of different genes during early development in amphioxus we shed light on the origin of the vertebrates' head.

 

 

Projet porté par Ankita Chorasia  Conférence

NA-Seq analysis of Botryllus schlosseri asexual development and whole body regeneration

Ankita Chaurasia, Lorenzo Ricci, Pascal Lapebie, Richard Copley, Philippe Dru, Stefano Tiozzo1

 

Understanding regenerative capabilities at cellular and tissue level with an evolutionary perspective is one of the leading research areas in the field of stem cell research and regenerative medicine. The colonial ascidian Botryllus schlosseri with characteristics like additional ways of asexual development and ability of whole body regeneration makes it well suited model to investigate the molecular and cellular basis of developmental plasticity. In addition to embryogenesis, Botryllus can reproduce via two different ‘non-embryonic’ reproductive modes: (i) Blastogenesis, i.e. a propagative mode asexually producing genetically and phenotypically identical adults starting from a region of adult epithelia; (ii) Vascular budding (VB), a regenerative mode triggered by the physical ablation of adult and originating from blood cells and vascular endothelium. Here we have reported a comprehensive comparative transcriptomics studies to capture the global gene profile during different developmental stages in Botryllus in both of the non-embryonic modes of development.

For blastogenesis, RNA-Seq dataset includes the two early stages, (budlets A2 and B2), which were then compared with non-blastogenic reference tissue (Ref). Two different transcriptome assembly approaches/pipelines (Trinity and CORSET) were used. Finally in order to investigate the molecular differences between these stages we identified the differential gene expression (DGE) for three different genotypes using DEGSeq. Further the functional characterization of the DEGs was performed by gene set over-representation analysis (Gene Set Enrichment Analyses). The result validation using ISH revealed the over-expression of genes e.g. IFB that are related to epidermal integrity in tunicates, GATA4/5/6 family of TFs in ascidians involved in the germ layer regulatory network and homologue of POU domain (regulating neurogenesis). Further analyses also revealed the over expression of genes related to retinoic acid (RA) pathway RALDH2, suggesting role in the differentiation and morphogenesis of chordate specific stem/progenitor cells.

Similar approach has been used to analyze the transcriptional shifts after inducing the VB. We obtained RNA-Seq data from four time-points: 0, 6, 18 and 24 –hours after inducing regeneration. Preliminary data showed the over expression of homologous of growth factor EGF promoting cell growth proliferation and differentiation. Pim oncogenes that encodes specific kinase in hematopoietic cells also displayed distinct over-expression pattern, which can provide better insight to molecular basic pluripotent stem cells leading to teratoma-like structure in Bortyllus and could be further helpful in exploring their therapeutic potential.Using comparative transcriptomics tools (RNA-seq) we started to identify several genes related to cellular growth/differentiation and oncogenes in Botryllus. Further analyses and data mining of these databases.

 

 

Projet porté par Vlad Costache  Conférence

Cortical structures and asymmetric cell division during the early development of the ascidian Phallusia mammillata

@ "8th International Tunicate Meeting" Aomori, Japan, Juillet 2015

 

During asymmetric cell division (ACD), the mitotic spindles are aligned along the cell’s polarity axis by the action of cortical complexes. This causes the asymmetric segregation of cell fate determinants during cell division. In the ascidian embryo three successive unequal cell divisions accompany ACD in the formation of the germ lineage. Here a macromolecular cortical structure termed the CAB (centrosome-attracting body) causes unequal cell division.

We show that the Pins complex (Pins/NuMA) localizes to the midline cortex adjacent to the CAB during mitosis when the CAB spindle poles approach the cortex. We also describe for the first time a microtubule depolymerase (a kinesin 13 family member) that is localized to the CAB. Through functional studies (dominant negative) we have data indicating that inhibiting the activity of this kinesin blocks the onset of aster asymmetry and also perturbs unequal cleavage.

Our working hypothesis is that a two stage mechanism causes unequal cleavage in the ascidian embryo. The kinesin 13 and the CAB cause aster asymmetry and the cortical Pins/NuMA domain attracts the CAB proximal asters to the posterior midline cortex.

 
 
Projet porté par Jérôme Deraze  Conférence

Biological Interpretation of Next generation Sequencing

@ "EMBO training course" Cambridge, UK, March 2015

 

The EMBO training course « Biological Interpretation of Next Generation Sequencing” offers a comprehensive training about bioinformatic analysis methods for deep sequencing data. It occurred at the Wellcome Trust Genome Campus next to Cambridge in the UK, between the 23rd and the 27th of March 2015, and gathered several students from the whole world, evenly distributed between “wet” and “dry” biology projects. For one week, it offered advanced lectures about computational analysis of several types of NGS datasets. Intertwined between lectures, practical work allowed us to perform this analysis ourselves, by programming in bash, R and java. The variety of described analysis methods (Genomic segmentation, genomic association, aggregation plots, differential analysis …) was very useful for my project, allowing me to analyze previously obtained RNA-seq data, and to design several ChIP-seq experiments in the pursuit of my research. I would like to thank the André Picard network that provided me with the opportunity to attend this course, which has already proven useful and that I will keep putting to good use in the next years.

 
 
Projet porté par Mafalda Loreti  Conférence

Induction  et  différenciation  au  cours  du  développement  embryonnaire  des  vertébrés

@ Congrès des Sociétés  Française  et  Allemande  de Biologie  du Développement, Nuremberg, March 2015

 

Je  suis  doctorante  en  première  année  de  thèse  et  je  travaille  dans  l’UMR  7622  du  laboratoire  de  biologie du  développement  à  l’UMPC.  Mon  projet  consiste  à  étudier  la  fonction  de  DSCR6  (Down  Syndrome Critical  Region  protein  6)  et  de  ses  partenaires  pendant  la  formation  des trois  feuillets  embryonnaires primordiaux  et  leur  régionalisation  selon  les  axes  embryonnaires.  Cette  étude  sera  réalisée principalement au  cours  du  développement  embryonnaire  précoce de  Xenopus  laevis.  Afin  d’approfondir  encore  plus  nos résultats,  j’utiliserai  également  les  embryons  de  souris  et  des  lignées  cellulaires  humaines.  

Le  premier  congrès  organisé  conjointement  par  les  Sociétés  Française  et  Allemande  de Biologie  du Développement,  qui  a eu  lieu  du  11  au  14  mars 2015  à  Nuremberg  (Allemagne), abordera  plusieurs thématiques  qui  sont  en  relation  directe  avec  les  processus  que  je  compte  étudier  pendant  ma  thèse (notamment  les  principes  du  patterning  embryonnaire  précoce  et les  mécanismes  transcriptionnels associés,    la  biologie  des  cellules  souches).  La  participation  à  ce  congrès  m’aidera  à  approfondir  et élargir mes  connaissances  dans  ces  domaines  et  les différents  modèles  animaux  utilisés  ainsi  que  les  nouvelles techniques  utilisées  en  biologie  du  développement  actuelle.  

 
 
Projet porté par Nicolas Robert  Conférence

The wnt cradle: on the evolution of wnt repertoires in metazoans

@ "Developmental Biology of Sea Urchins XXIII Conference"

 

WNTs are secreted proteins that upon binding to transmembrane receptors (e.g. FRIZZLED) are able to trigger several intracellular signaling cascades, which play crucial roles during embryogenesis. It has to be highlighted that WNT proteins are a metazoan exclusivity and phylogenetic analyses have grouped them into several subfamilies. In planulozoans (bilaterians and cnidarians), thirteen distinct WNT subfamilies have been defined. Outside of planulozoans (i.e. sponges, ctenophores, placozoans), most species investigated so far have been shown to exhibit a smaller wnt catalog, with only three to four wnt genes, raising the question of the origin and the diversification of the wnt subfamilies in metazoans. Here, using a combination of molecular phylogenetic approaches, wnt cluster analyses and investigations of wnt synteny (between human, sponge and placozoan loci), we were able to assess the wnt catalogs of various metazoans taxa and to propose a model for to the origin, expansion, and dispersion of the metazoan wnt subfamilies 

 
 
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