Robustesse à la dose d'inducteur et évolution du réseau de signalisation vulvaire chez les nématodes Caenorhabditis et Oscheius – NETWORM

Tout en biologie est le produit de l'évolution. C'est pourquoi les études mécanistiques détaillées dans des systèmes modèles doivent être complémentées par la compréhension de l'origine et des variations évolutives de ces processus biologiques.
Afin d'étudier un système modèle de développement dans son contexte évolutif, nous nous concentrons sur la formation de la vulve, l'un des processus de développement les mieux étudiés chez le nématode Caenorhabditis elegans. La formation du motif de destinées des cellules précurseurs de la vulve met en jeu chez C. elegans un réseau de signalisation intercellulaire, basé sur un signal inductif LIN-3/EGF provenant de la cellule ancre de la gonade et une signalisation latérale par la voie Notch entre cellules précurseurs de la vulve. Malgré l'abondance d'information sur les molécules impliquées, presque aucune quantification n'a été faite dans le système. Une propriété quantitative clé reste ainsi inconnue: quel est le degré de robustesse du système vis-à-vis de différentes doses de l'inducteur LIN-3/EGF, c'est-à-dire quel est l'éventail de doses compatible avec la formation du motif normal de destinées?
L'évolution des réseaux de signalisation et le contexte évolutif des systèmes robustes ont attiré une attention accrue ces dernières années. Une grande partie des travaux concerne des aspects conceptuels et théoriques, faisant ressortir le besoin de données expérimentales. Une telle alliance d'approches systémiques et évolutives est une caractéristique clé du présent projet. Le réseau vulvaire de C. elegans a une histoire évolutive et des propriétés variationnelles. Des études comparatives avec des espèces proches, dans un cadre phylogénétique, ont permis d'inférer une évolution de certains traits du système, malgré une conservation globale du produit final de destinées cellulaires. Reste en particulier à comprendre: 1) si l'induction par la gonade est médiée par l'EGF ou les Wnts dans les différentes espèces; 2) si la situation dans les espèces basales de Caenorhabditis et d'autres genres proches tels qu'Oscheius résulte d'un cablage différent du réseau, avec deux inductions successives en gigogne de chacune des destinées cellulaires et une absence de signalisation latérale.
Les questions présentes sont donc:
- Quelle est la gamme de doses requises du signal inducteur et comment varient-elles à une échelle micro-évolutive?
- Quelles voies de signalisation sont impliquées dans la spécification des destinées cellulaires vulvaires dans des espèces de Caenorhabditis plus distantes?
Nous proposons donc ici de:
1: Quantifier l'expression de lin-3/egf dans des contextes sauvages et mutés de C. elegans, définir la gamme de doses de lin-3/egf compatibles avec le développement normal et étudier la variation d'expression de lin-3/egf au sein de souches sauvages de C. elegans.
2: Déterminer la base génétique de la sensibilité différentielle au niveau d'expression de lin-3/egf de souches sauvages de C. elegans.
3: Caractériser l'expression et l'activité des homologues de lin-3/egf de différentes espèces de Caenorhabditis par des expériences de smFISH et de transgenèse croisée.
4: Définir le rôle des voies EGF, Wnt et Notch dans différentes espèces par des approches d'inactivation par des délétions ciblées et de l'interférence RNAi.
5: Identifier les lésions moléculaires de mutants de la vulve chez Oscheius tipulae, en utilisant des approches par gènes candidats ou par séquencage de génomes, et définir les voies impliquées.
Dans un cadre phylogénétique, nous reconstituerons grâce aux résultats des Tâches 3-5 l'histoire évolutive du sytème de signalisation, dans le genre Caenorhabditis et au-delà, en particulier les rôles respectifs des voies de signalisation EGF, Wnt et Notch.
La combinaison proposée d'études quantitatives et génétiques d'un réseau développemental aux échelles micro- et macro-évolutives constitue une approche nouvelle et originale de l'évolution d'un système biologique.