Évolution et Développement des types cellulaires musculaires – MYODEVO

Le projet s’articule autour de quatre axes complémentaires :
1. Développement de Pelagia noctiluca comme modèle fonctionnel : mise en place de lignées maintenues au laboratoire, génération de données transcriptomiques, et optimisation d’approches de perturbation génique.
2. Caractérisation des types musculaires chez Clytia et Pelagia par analyses transcriptomiques unicellulaires, hybridations in situ, observations cytologiques et ultrastructurelles, ainsi que mesures de contractilité.
3. Analyse fonctionnelle de gènes clés : étude du rôle de gènes codant des protéines musculaires structurelles et des facteurs de transcription impliqués dans la myogenèse chez Pelagia.
4. Comparaison évolutive : analyses comparatives pour reconstituer l’évolution des types cellulaires musculaires et proposer un scénario évolutif des muscles chez les cnidaires.

Résultats majeurs du projet :

• Mise en évidence d’un rôle clé des fibres musculaires dans l’initiation de la régénération orale après blessure chez Clytia hemisphaerica.
• Caractérisation fine de l’architecture moléculaire des sarcomères chez la méduse juvénile Pelagia noctiluca, en particulier de l’organisation du complexe actomyosine dans les muscles striés.
• Identification et validation fonctionnelle de plusieurs régulateurs moléculaires essentiels à l’assemblage des sarcomères, conduisant à la proposition d’un scénario évolutif original pour les muscles striés chez les cnidaires.

Ces travaux apportent une contribution significative à notre compréhension de l’évolution des systèmes musculaires et cellulaires chez les métazoaires.

Le projet a donné lieu à huit publications scientifiques.

Des systèmes neuromusculaires complexes sont retrouvés chez presque tous les animaux, aussi bien chez les bilatériens (incluant les animaux de laboratoire classiques, tels drosophile, poisson zèbre et souris) que chez les cnidaires (coraux, méduses et anémones de mer). Ces systèmes permettent une grande diversité de mouvements et comportements, et sont des constituants essentiels des organes respiratoires, digestifs et reproducteurs. Une des grandes questions non élucidées de l'évolution animale est de savoir si ces différents systèmes neuromusculaires sont hérités d’un ancêtre commun ou s’ils sont apparus plusieurs fois indépendamment par convergence. Si l'origine du système nerveux attire actuellement une attention considérable, l'évolution des muscles est relativement peu explorée. Ceci est notamment dû au faible nombre de modèles génétiques permettant d’étudier le développement des différents types de muscles chez les cnidaires.

L'objectif de ce projet est de caractériser les muscles chez deux espèces de méduses stratégiquement choisies, afin de reconstruire l'évolution précoce des gènes et types cellulaires musculaires. Les deux espèces de cnidaire, Clytia hemisphaerica et Pelagia noctiluca, produisent des méduses possédant des muscles striés aux contractions rapides permettant la nage, en plus d’autres types musculaires épithéliaux. Clytia et Pelagia font partie respectivement des hydrozoaires et des scyphozoaires, aux caractéristiques anatomiques et développementales distinctes. Clytia est une espèce de laboratoire bien établie sur laquelle une gamme d’outils moléculaires et de techniques d'analyse de gènes ont été mis au point. La méduse méditerranéenne Pelagia est un modèle de laboratoire prometteur, fournissant un exemple rare de méduse se développant directement à partir d’une larve et non à partir d’un polype, facilitant l'étude de son développement.

Ce projet est structuré en 4 tâches complémentaires: (i) développer le scyphozoaire Pelagia noctiluca comme modèle d’étude fonctionnel en générant des lignées de méduse maintenues au laboratoire, des données transcriptomiques et en mettant au point des méthodes efficaces d’analyse de fonction de gènes, (ii) caractériser les types musculaires chez Clytia et Pelagia via des analyses transcriptomiques de cellules uniques, des hybridations in situ, des analyses cytologiques et ultrastructurelles ainsi que des analyses de contractilité, (iii) caractériser la fonction d’une sélection de gènes codants pour des protéines musculaires structurelles et de facteurs de transcription impliqués dans la myogenèse chez Clytia et Pelagia, et enfin (iv) effectuer des analyses comparatives afin de reconstruire l'évolution des types cellulaires musculaires.

Ce projet posera les bases d'études futures sur le développement, la biologie et l'écologie des méduses par l'utilisation d’une nouvelle espèce à fort potentiel, Pelagia noctiluca. Les muscles fournissent un paradigme fascinant pour l'évolution des types cellulaires. La compréhension de ses origines aura de larges répercussions pour notre compréhension de l’évolution des animaux.