Détermination de la conservation du landscape génomique de régulation au cours de l'embryogenèse des chordés – CHORELAND

Au cours de l'embryogenèse, un nombre limité de voies de signalisation conservées chez les animaux est constamment recruté avec de fines différences dans diverses lignées permettant l'émergence de la diversité morphologique actuelle des métazoaires. L'activation de ces signaux aboutit généralement à l'activation de la transcription de gènes cibles. L'expression de ces gènes est contrôlée par de nombreux éléments de régulation en cis qui sont regroupés au niveau de la chromatine dans des "paysages régulateurs" (PRs). Pour comprendre les relations fonctionnelles entre les voies de signalisation et les gènes qu'elles régulent, nous devons comprendre la structure de la chromatine et les modifications de cette structure selon différentes conditions
Nous proposons que: (i) le conditionnement de la chromatine et l'occupation par les facteurs de transcription jouent un rôle majeur dans la régulation de l'expression génique, (ii) les modifications de la régulation de l'expression des gènes au cours du développement est responsable de l'évolution morphologique, (iii) donc, les modifications du conditionnement de la chromatine et de son accessibilité au cours de l'embryogenèse des différentes lignées de métazoaires ont été instrumentales pour leur évolution morphologique, et (iv) la comparaison entre des loci homologues de différents animaux à des stades de développement comparables devrait permettre de définir les caractéristiques ancestrales versus divergentes permettant de comprendre comment s'es mise en place l'évolution morphologique.
Le plan d'organisation des vertébrés a émergé à partir de celui des chordés. Le phylum des chordés regroupe les vertébrés, leur groupe frère les urochordés, ainsi que les céphalochordés (amphioxus). En plus des synapomorphies des chordés, les vertébrés possèdent des caractéristiques propres et, aujourd'hui, une des questions majeures en biologie de l'évolution est de comprendre comment ces traits sont apparus. Même si les urochordés sont le groupe frère des vertébrés, ils présentent de nombreuses caractéristiques très dérivées et il a été montré que les céphalochordés sont plus adaptés aux études comparatives avec pour objectif de définir les traits ancestraux des chordés.
L'objectif de ce projet est d'établir le "paysage chromatinien conservé chez les chordés" au cours de l'embryogenèse. Notre objectif est donc de déterminer, à l'échelle du génome, quelles sont les modifications des PRs associées à des modifications des voies de signalisation majeures (acide rétinoïque, FGF, Wnt etc...) agissant au cours de l'embryogenèse dans deux modèles: le vertébré poisson-zèbre, et le céphalochordé amphioxus.
Pour comprendre les modifications des PRs associées au développement embryonnaire chez l'amphioxus et le poisson-zèbre pour permettre de comprendre l'évolution morphologique des chordés, nous avons divisé le projet comme suit:
Task1: Détermination de la dynamique chromatinienne au cours de l'embryogenèse chez les deux modèles. L'objectif est de définir les PRs en utilisant des analyses ATAC-seq et RNA-seq pour les stades développementaux principaux des deux espèces.
Task2: Modification du paysage chromatinien sous différentes conditions. Nous réaliserons des analyses ATAC-seq et RNA-seq sur des embryons traités de manière à modifier différentes voies de signalisation.
Task3: Etablissement de la structure chromatinienne ancestrale chez les chordés. La comparaison entre les deux espèces des PRs de gènes orthologues nous permettra de définir les logiques de régulations ancestrales/dérivées chez les chordés.
Task4: Analyses fonctionnelles. L'objectif est de tester de manière fonctionnelle chez l'amphioxus et le poisson-zèbre les PRs obtenus grâce aux task 1/2.
Cette étude comparative entre deux chordés ayant divergés il y a plus de 500 Ma devrait mettre en lumière les régulations chromatiniennes conservées/divergentes permettant d'expliquer l'apparition d'innovations morphologiques chez les vertébrés.