CE13 - Biologie cellulaire, biologie du développement et de l’évolution

Dynamique de l'induction neurale au niveau de la cellule unique chez les chordés – NEUCECHO

Résumé de soumission

La première étape de formation du système nerveux central des vertébrés est l’induction neurale (IN). Celle-ci correspond au processus instructif permettant aux cellules ectodermiques naïves d’acquérir un destin neural. Ce concept a été établit par Mangold et Spemann qui montrèrent que la lèvre dorsale du blastopore d’une gastrula de triton (i.e. organisateur) était capable d’induire, après avoir été greffée sur une gastrula hôte, la formation d’un embryon siamois dans lequel une partie du système nerveux de l’axe secondaire était issu des cellules de l’hôte et non du greffon. Concernant la nature des signaux instructeurs neuraux venant de l’organisateur, des propositions différentes existent et il n’existe pas de schéma général. Plusieurs signaux de communication semblent être requis lors de ce processus. Ainsi, si l’inhibition du signal BMP est nécessaire pour l’IN chez les vertébrés, la vision actuelle est que plusieurs autres signaux, agissant de manière séquentielle, sont aussi requis tels que les signaux FGF, Wnt ou Notch. Une autre question fondamentale est de savoir comment ce processus est apparu et a évolué dans la lignée des chordés.
Les chordés forment un groupe d’animaux deutérostomiens comprenant les vertébrés mais aussi les céphalochordés (i.e. amphioxus), et les urochordés (i.e. ascidies). Les caractères développementaux et morphologiques des céphalochordés présentent beaucoup de similarités avec ce qui est connu chez les vertébrés et il est souvent considéré que l’amphioxus est comme un vertébré mais en plus simple. D’un autre côté, les urochordés présentent des caractères génétiques et un mode de développement qui semblent très dérivés. Concernant l’IN, les urochordés ont perdu l’organisateur, l’inhibition de BMP ne semble pas nécessaire, et le signal inducteur neural est FGF. Chez l’amphioxus, nous avons montré qu’il existe un organisateur fonctionnel capable d’induire la formation d’un axe secondaire complet après greffe sur un embryon hôte, et capable d’induire le devenir neural après greffe sur un explant ectodermique qui par défaut se différencie en épiderme. Nous avons aussi montré que i) l’activation de la voie BMP entraîne une différenciation de tout l’ectoderme en épiderme comme chez les vertébrés, ii) l’inhibition du signal BMP génère un ectoderme indifférencié, et que donc un signal instructeur est nécessaire, iii) le signal FGF ne semble pas requis pour l’IN, iv) le signal inducteur est Nodal/Activin et iv) grâce à des approches ATAC-seq nous avons construit un réseau de régulation génique (GRN) contrôlant l’IN en aval de la voie Nodal/Activin.
L’objectif principal de ce projet est donc de comprendre les différentes étapes permettant à une cellule ectodermique indifférenciée de devenir neurale au cours du développement précoce des chordés. Nous nous focaliserons sur les aspects moléculaires et cellulaires de ce processus. En utilisant une approche de transcriptomique à l’échelle cellule individuelle (scRNA-seq) nous essayerons de déterminer de manière dynamique comment une cellule ectodermique indifférenciée de céphalochordé devient neurale, et comment les gènes impliqués dans le GRN de l’induction neurale sont exprimés dans ces cellules au cours du développement précoce. Ces nouvelles données temporelles et spatiales concernant les facteurs essentiels pour ce processus sont essentielles pour notre compréhension d’un mécanisme développemental si complexe. De plus, nos résultats, à travers la comparaison avec les données connues chez les vertébrés, nous permettrons de comprendre l’évolution du processus d’induction neurale chez les chordés.

Coordination du projet

Hector ESCRIVA (Biologie intégrative des organismes marins)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

BIOM Biologie intégrative des organismes marins
CRG Centre for Genomic Regulation
CRG Centre for Genomic Regulation

Aide de l'ANR 300 526 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 48 Mois

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