Embryons digitaux: une analyse géométrique quantitative de la morphogenèse et de son évolution chez les ascidies – Dig-Em

La biodiversité sur la Terre résulte de l'évolution des deux types de programmes de développement. Le patterning et la différenciation cellulaire définissent les types de cellules qui sont présentes dans un organisme. La morphogenèse contrôle l'organisation spatiale de ces différents types de cellules. Si la différenciation des cellules a reçu une attention considérable, les controles génétiques et les forces évolutives qui agissent sur la morphogenèse sont beaucoup moins bien compris . En particulier, nous comprenons très mal pourquoi certains processus morphogénétiques présentent une stabilité évolutive remarquable, tandis que d'autres évoluent très rapidement .

Dans ce projet , nous utiliserons utiliser des techniques d'imagerie d'embryons vivants par microscopie à feuille de lumière pour décrire quantitativement la morphogenèse embryonnaire chez les ascidies , une classe d'animaux dont les génomes divergent très rapidement, mais démontrent une extraordinaire stase de leurs morphologies embryonnaires, basée sur des lignées cellulaires précoces invariants communs à toutes les espèces étudiées. Les objectifs globaux de la proposition , qui combine les échelles d'analyse micro - et macro-évolutive, sont les suivants:

1 . Fournir une description globale d'un programme embryonnaire animal au niveau du système et avec un niveau de résolution cellulaire
2 . Utiliser cette description pour caractériser les profils spatiaux et temporels de variations morphogénétiques intra- et inter- spécifiques
3 . Analyser les mécanismes moléculaires expliquant la robustesse inhabituelle de ce programme aux perturbations environnementales et génétiques .

Pour atteindre ces objectifs , nous combinerons des techniques de microscopie avancée, de biologie computationnelle , d'analyse fonctionnelle de l'activité des gènes avec des approches évolutives. Le projet est présenté par une équipe de biologistes du développement et deux équipes de chercheurs en informatique.

Centrale pour la réalisation de ce programme sera l'élaboration du premier cadre informatique formel haut débit permettant d'analyser les données d'imagerie du vivant par microscopie à feuille de lumière, afin de quantifier et de représenter le développement moyen d'un organisme, ses variations naturelles et ses déviations expérimentales. Ainsi, en plus de l'élucidation de questions biologiques majeures, ce projet contribuera des méthodes informatiques robustes et générales pour l'analyse à haut débit d'ensembles massifs de données d'imagerie du vivant.