Evolution des cycles de vie complexes chez les métazoaires, les leptoméduses comme nouveau modèle – MEDUSEVO

De nombreux groupes de métazoaires marins ont un cycle de vie complexe, alternant entre des formes benthiques et pélagiques. De manière surprenante, les études phylogénétiques ont montré que, chez ces groupes, des portions du cycle de vie ont pu être perdues ou gagnées au cours de l’évolution, de nombreuses fois indépendamment. Malgré l’intérêt évident que ces phénomènes ont pour la compréhension de la régulation des génomes et de l’évolution des écosystèmes marins, les bases génétiques de l’évolution des cycles de vie chez les métazoaires marins sont pour le moment inconnues.

Les médusozoaires (clade comprenant les méduses) sont un groupe très prometteur pour la compréhension des déterminants moléculaires de l’évolution des cycles de vie chez les métazoaires. Ils présentent une grande complexité et diversité de cycle de vie, avec alternance entre larve planula, polype benthique à reproduction asexuée, et méduse pélagique à reproduction sexuée. Les quelques études phylogénétiques disponibles ont montré que leur cycle de vie peut évoluer rapidement par perte complète de la phase méduse ou de la phase polype. En cas de perte de la méduse, la reproduction sexuée est transférée de la phase méduse à la phase polype, impliquant une grande plasticité développementale pour la formation de la gonade. Depuis peu, des progrès significatifs ont été faits pour l’étude moléculaire et génomique de ces organismes. L’objectif de ce projet est d’établir un modèle méduse pour l’étude des déterminants moléculaires de l’évolution des cycles de vie chez les métazoaires, en se focalisant sur le groupe des hydrozoaires leptoméduses. En effet, ce groupe contient la moitié des espèces de médusozoaires et il est extrêmement diversifié du point de vue des cycles de vie. De plus, une des espèces de ce groupe, Clytia hemisphaerica, est récemment devenue une espèce modèle pour des études de génomique fonctionnelle.

Le projet MEDUSEVO a pour but de déterminer les bases génétiques, évolutives et développementales de l’évolution des cycles de vie chez les leptoméduses, suivant trois approches complémentaires : (1) déterminer la régulation moléculaire du développement de la méduse chez l’espèce modèle Clytia hemisphaerica en utilisant des techniques de transcriptomiques et de biologie du développement. Une attention spéciale sera portée à la formation de la gonade et des cellules germinales durant la formation et la régénération de la méduse. (2) Caractériser de manière détaillée les tendances évolutives du cycle de vie chez les leptoméduses en utilisant des outils phylogénétiques et phylogénomiques. (3) Etablir des protocoles de culture et d’analyse moléculaire pour deux espèces sœurs, proches de Clytia, ayant des cycles de vie différents, l’une alternant entre polype et méduse, l’autre ayant récemment perdu la méduse. Ceci permettra d’amorcer l’étude, à petite échelle évolutive, des mécanismes évolutifs et déterminants génétiques responsables de l’évolution des cycles de vie dans ce groupe.

Ce projet sera basé à l’‘Observatoire Océanologique Villefranche-sur-Mer’, dans l’UMR7009, en association avec l’équipe ‘Cnidarian Developmental Mechanisms’, pionnière dans la mise en place du modèle Clytia. Il profitera grandement de deux collaborations internationales : Peter Schuchert du Museum d'Histoire Naturelle de Genève (Suisse), expert en taxonomie des hydroméduses, et Casey Dunn de l’université Brown (USA), spécialiste des analyses de transcriptome d’organismes non-modèles, travaillant aussi sur l’évolution et le développement des médusozoaires, en particulier sur les siphonophores.

Ce projet est hautement original et innovant dans ses objectifs et questions posées, et devrait permettre de générer des publications de haut niveau. Il est conçu comme une base de travail pour un projet à long terme permettant d’intégrer les aspects développementaux, évolutifs, écologiques et génomiques dans la compréhension de l’évolution des cycles de vie chez les métazoaires.