Disséquer la flexibilité microévolutive d'un circuit neuronal – Fleggsibility

Les comportements reproducteurs des animaux varient considérablement, non seulement entre les espèces, mais aussi au sein d'une même espèce. Pourtant, la manière dont des circuits neuronaux spécifiques évoluent pour générer des variations comportementales naturelles au sein d'une même espèce reste mal comprise. En particulier, les changements génétiques précis qui modulent les architectures cellulaires et développementales des systèmes reproducteurs ne sont toujours pas clairs. Nous nous concentrerons ici sur le circuit de ponte du nématode Caenorhabditis elegans en tant que système modèle puissant pour étudier la variabilité microévolutive naturelle (intraspécifique). Notre analyse de 278 isolats naturels montre que C. elegans présente une variation génétique naturelle substantielle dans le comportement de ponte. Par conséquent, les recherches passées sur la souche de laboratoire N2 n'ont permis d’appréhender qu'une fraction de la plasticité évolutive qui définit ce système biologique. Dans ce projet, nous étudierons comment des mécanismes partiellement redondants à plusieurs niveaux de l'organisation des circuits neuronaux - génétique, cellulaire, électrique, anatomique - évoluent et comment ils engendrent des variations de comportement. Notre premier objectif est de caractériser les bases moléculaires de la variation naturelle en utilisant les techniques d'association à l'échelle du génome (GWAS) et la cartographie de liaison pour identifier les variants génétiques qui expliquent les divergences comportementales entre isolats naturels. Dans l’objectif 2, nous appliquerons une approche moléculaire-cellulaire complémentaire pour obtenir une vue d'ensemble plus complète de la variabilité naturelle dans le circuit de ponte. En particulier, nous utiliserons les technologies d’édition de gènes (CRISPR-Cas9) et d’imagerie quantitative pour comparer systématiquement la neuroanatomie, la signalisation neuronale et des phénotypes électriques dans les isolats présentant des comportements différents. Enfin, dans l'objectif 3, nous développerons des analyses comportementales quantitatives à haute résolution en utilisant des méthodes innovantes de suivi vidéo pour combiner nos données génétiques, cellulaires, fonctionnelles et comportementales dans une vision intégrée de la variabilité évolutive. Ce projet est basé sur de nombreuses données préliminaires et implique trois partenaires académiques et un partenaire industriel avec une expertise très complémentaire en génétique évolutive et du développement, en biologie cellulaire, en neurosciences et en technologie d'imagerie vidéo. Nos résultats contribueront à comprendre les bases moléculaires et cellulaires des changements microévolutifs dans le comportement, afin d'obtenir des informations indispensables sur la façon dont un réseau de signalisation cellulaire peut s'adapter à la variation génétique naturelle.