Signaux moléculaires du recrutement larvaire des cnidaires – MOPSEA

Le recrutement larvaire est une étape clé dans les cycles de vie des coraux et de nombreux autres animaux marins. Ce processus est aussi d’importance fondamentale dans l'évolution du système nerveux. Sa régulation moléculaire est cependant mal comprise. Nous étudierons le recrutement larvaire chez deux espèces complémentaires de cnidaire: le corail scléractiniaire Pocillopora acuta et l’hydrozoaire modèle Clytia hemisphaerica. Pocillopora acuta est un modèle expérimental prometteur, pionnier dans la construction de récifs, pour lequel des larves peuvent être obtenues une fois par mois en aquarium. Nous aborderons spécifiquement l'hypothèse qu'un ou plusieurs types cellulaires spécialisés, présents à l'extrémité aborale des larves de cnidaires (appelées planulas), expriment des protéines qui interviennent dans le processus de recrutement larvaire. Celles-ci incluent les neuropeptides de la famille des GLWamide que nous avons déjà identifiés chez les deux espèces. Nos objectifs principaux sont d'identifier toutes les cellules et protéines impliquées dans le recrutement, et de caractériser les signaux moléculaires des biofilms inducteurs de ce processus. En exploitant l'expertise complémentaire des partenaires du projet, nous utiliserons des approches transcriptomiques, peptidomiques et métabolomiques pour identifier des candidats moléculaires aux niveaux de la larve (Objectif 1) et du biofilm (Objectif 2), suivis d’analyses fonctionnelles de molécules candidates sélectionnées combinées à des tests de recrutement larvaire (Objectif 3).

Pour l'objectif 1, nous exploiterons nos ressources transcriptomiques et génomiques existantes pour l’espèce Clytia hemisphaerica, notamment un transcriptome de cellules uniques de la méduse et des échantillons RNA-seq des extrémités orales et aborales de la larve planula. Nous produirons en outre des transcriptomes de cellules uniques de haute résolution pour les larves de Clytia et Pocillopora, comprenant des dizaines de milliers de cellules provenant de larves compétentes, à l'aide de la technologie 10X Genomics. Nous identifierons ensuite les types cellulaires larvaires à l'aide d’outils informatiques. Les distributions, morphologies et connexions cellulaires seront déterminées par hybridation in situ combinée avec de la microscopie électronique et à fluorescence. Nous nous concentrerons sur la caractérisation des types cellulaires exprimant des gènes candidats à la régulation du processus de recrutement, notamment de petites molécules sécrétés, des GPCR et des neuropeptides. En parallèle, dans le cadre de l'objectif 2, nous utiliserons des approches basées sur la spectrométrie de masse pour identifier directement les protéines et petites molécules produites lors du recrutement, y compris des peptides de type antimicrobien dont nous pensons qu'ils pourraient être secondairement détectés par la larve et induire le recrutement. Cette approche nous permettra également d'identifier des biomarqueurs du recrutement larvaire.

Les résultats combinés des objectifs 1 et 2 nous permettront de générer une liste de cellules sensorielles, de protéines et de petites molécules les plus susceptibles d'initier le recrutement. Dans le cadre de l'objectif 3, la fonction d'une sélection de ceux-ci sera étudiée via le développement de tests de recrutement larvaire. Des approches de perte de fonction de gènes établies chez Clytia nous permettront de tester l'implication des protéines candidates sécrétées ainsi que de leurs récepteurs. Chez les deux espèces, nous testerons en parallèle l'activité de petites molécules synthétisées sur mesure pour induire le processus de recrutement, et d’anticorps pour l'inhiber. Dans l'ensemble, nous prévoyons que ce projet générera une compréhension approfondie des molécules régulant le recrutement larvaire des cnidaires. Ces éléments contribueront à la compréhension de l'évolution du système nerveux larvaire, et pourront déboucher sur des applications en écologie.