Projet de thèse 2011 - Houliston

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Proposition de thèse dans l’unité « Biologie du Développement » (UMR 7009 CNRS/UPMC) de l’observatoire océanologique de Villefranche-sur-Mer, France (http://biodev.obs-vlfr.fr/). Financement : Allocation de recherche fléchée de l’école doctorale Diversité du Vivant (ED392) de l’Université Pierre et Marie Curie (http://eddv.snv.jussieu.fr/). Les candidats intéressés sont invités à contacter Carine Barreau (carine.barreau@obs-vlfr.fr) pour obtenir la fiche de candidature. Date limite de dépôt des candidatures : 30 avril 2011 Les auditions des candidats sélectionnés se feront fin mai 2011. Plasme germinatif et lignée germinale chez la méduse Clytia hemisphaerica. Directeurs de thèse : Evelyn Houliston/Carine Barreau La lignée germinale est d’une importance fondamentale pour l’ensemble des espèces animales car elle représente la voie de transmission du matériel génétique de génération en génération. Néanmoins, les origines embryonnaires et évolutives de la lignée germinale restent mal comprises. En ce qui concerne l’origine embryonnaire, deux mécanismes distincts ont été décrits selon les espèces, la préformation et l’épigenèse. Dans le cas de la préformation, un « plasme germinatif » localisé dans l’œuf est hérité sélectivement par une petite population de cellules de l’embryon, et dirige le développement du destin germinal. Ce mécanisme à été mis en évidence chez de nombreuses espèces, dont la drosophile et le xénope. En revanche dans le cas ...
Publié le : vendredi 23 septembre 2011
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Proposition de thèse dans lunité Biologie du Développement» (UMR 7009 CNRS/UPMC) de lobservatoire océanologique de Villefranche-sur-Mer, France(http://biodev.obs-vlfr.fr/). Financement :Allocation de recherche fléchée de lécole doctorale Diversité du Vivant (ED392) de lUniversité Pierre et Marie Curie (http://eddv.snv.jussieu.fr/). Les candidats intéressés sont invités à contacter Carine Barreau (carine.barreau@obs-vlfr.fr) pour obtenir la fiche de candidature. Date limite de dépôt des candidatures : 30 avril 2011 Les auditions des candidats sélectionnés se feront fin mai 2011. Plasme germinatif et lignée germinale chez la méduseClytia hemisphaerica. Directeurs de thèse : Evelyn Houliston/Carine Barreau
La lignée germinale est dune importance fondamentale pour lensemble des espèces animales car elle représente la voie de transmission du matériel génétique de génération en génération. Néanmoins, les origines embryonnaires et évolutives de la lignée germinale restent mal comprises. En ce qui concerne lorigine embryonnaire, deux mécanismes distincts ont été décrits selon les espèces, la préformation et lépigenèse. Dans le cas de la préformation, un plasme germinatif» localisé dans lœuf est hérité sélectivement par une petite population de cellules de lembryon, et dirige le développement du destin germinal. Ce mécanisme à été mis en évidence chez de nombreuses espèces, dont la drosophile et le xénope. En revanche dans le cas de lépigenèse, mise en évidence par exemple chez la souris et la salamandre, la lignée germinale se met en place par des interactions cellulaires au cours de lembryogenèse sans lintervention de facteurs maternels. Lidentité des ARNm concentrés dans le plasme germinatif est hautement similaire entre espèces, mais certains sont également exprimés dans des cellules germinales générées par épigenèse, et même dans des cellules souches somatiques. Ces observations suggèrent que le plasme germinatif a eu de multiples origines convergentes dans lévolution, conclusion en accord avec certaines comparaisons phylogéniques (Extavour & Akam, 2003) mais toujours controversée.
Notre laboratoire, en collaboration avec celui du Prof. M. Manuel (UPMC), a développé, pour des études en biologie cellulaire et du développement, un nouveau modèle expérimental cnidaire : la petite méduseClytia hemisphaerica (Cnidaria, Hydrozoa) (Houliston et al, 2010). Nos premières études collaboratives ont identifié chez Clytia deshomologues de plusieurs gènes communément impliqués dans le plasme germinatif (Vasa, Nanos, Boule), ou associés aux cellules souches (Piwi, PL10) à partir dune grande collection dESTs. De façon remarquable, des analyses par hybridation in situ ont montré que les ARNm maternels de ces gènes sont concentrés ensemble dans un  plasme germinatif » maternel localisé au pôle animal de lœuf. Ces transcrits semblent ensuite être hérités par la lignée de cellules souches multipotentes de la larve planula. Cependant, nous avons montré de manière expérimentale que cette population de cellules souches pouvait se former en labsence de la région contenant le plasme germinatif, suggérant ainsi une spécification par des mécanismes de type préformation et aussi épigénétique, au cours de lembryogenèse deClytia,la population de cellules de
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souches multipotentes, qui produit des dérivés à la fois somatiques et germinals. Plus tardivement, au cours de la formation des méduses à partir de la colonie de polypes, la lignée germinale définitive est spécifiée grâce à un mécanisme épigénétique (Leclère et al, manuscrit soumis). Ces résultats ont des implications importantes concernant lévolution du plasme germinatif et de la lignée germinale.
Le projet de thèse proposé ici, sinscrit dans la continuité de ces travaux. Il sorientera autour de trois principales questions :
1)Comment se forme le plasme germinatif ?
Les ARNm classiquement utilisés dans lidentification du plasme germinatif sont localisés au pole animal de lœuf non fécondé chezClytia. Dans le but de déterminer à quel moment précis et comment ces ARNm adoptent leur distribution polarisée, la première étape sera de caractériser la localisation dau moins 3 dentre eux (Nanos1, Piwi et Vasa) à différents stades de lovogenèse et de la maturation ovocytaire par la technique dhybridation in situ. ChezClytia, laccès aux ovocytes en cours de croissance est relativement aisé par rapport à de nombreux autres modèles et la maturation méiotique est contrôlée de manière expérimentale. Lutilisation dinhibiteurs spécifiques permettra de vérifier limplication éventuelle des microtubules ou microfilaments dactine dans le processus de localisation de ces ARNm (Amiel et Houliston, 2009). Des expériences de PCR quantitative viseront à tester si la dégradation des ARN non localisés joue un rôle dans le mécanisme de localisation des ARNm dintérêt.
Cette étude pourrait être approfondie en sintéressant aux mécanismes cellulaires responsables de la localisation de ces ARNm, par une approche dimageriein vivo(Chang et al, 2004), après micro-injection dARN fluorescent dans les ovocytes. Cette technique permettrait également de tester des Zip codes» potentiels de localisation, identifiés par des méthodes bioinformatiques au sein des 3UTR des ARNm Nanos1, Piwi et Vasa.
2)Quelle est la fonction de Nanos, un des acteurs clefs du plasme germinatif ?
Le rôle des deux gènesNanos deClytiatesté par injection doligonucléotides sera antisens Morpholino »dans les œufs avant fécondation, approche très efficace chez cette espèce (Momose et Houliston, 2007). Les conséquences pour la formation des cellules souches multipopentes dans les larves seront ensuite examinées en utilisantdes marqueurs moléculaires tels que Piwi et Vasa, et des techniques de microscopie diverses.
3)Comment la population de progéniteurs des cellules germinale est-elle régulée au cours du cycle de vie deClytia?
souches/lignée
Le cycle de vie deClytiase reproduit facilement au laboratoire (Houliston et al, 2010), ce qui ouvre la porte aux approches de transgénèse (Bosch, 2009). Il est proposé de générer des lignées deClytiatransgéniques exprimant des rapporteurs fluorescents sous le contrôle de promoteurs spécifiques de la lignée germinale, provenant des gènes Nanos1, Piwiet/ouVasaCes lignées permettront de suivre en détail les endogènes. divisions et migrations des cellules souches et germinales tout au long des différents
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stades du cycle de vie deClytia, et de confirmer (ou pas) la continuité du plasme germinatif. Elles permettront également détudier le comportement des cellules souches dans le contexte de la gamétogenèse et de la régénération, processus très efficace chez les larves et chez les méduses adultes deClytia (Freeman,Schmid & Tardent,1981 ; 1971) Bibliographie Amiel, A. & Houliston, E. (2009) Three distinct RNA localization mechanisms contribute to oocyte polarity establishment in the cnidarianClytia hemisphaerica.Dev. Biol.327(1), 191-203 Bosch, T (2009) Hydra and the evolution of stem cells.BioEssays31, 478-486 Chang, P. Torres, J., Lewis, R. Mowry, K, Houliston, E. & King, M.-L. (2004). Localisation of Xcat2 RNA Xenopus oocytes by entrapment and association with endoplasmic reticulum.Mol. Biol. Cell15,4669-4681Extavour & Akam (2003) Mechanisms of germ cell specification across the metazoans: epigenesis and preformation.Development130,5869-84 Freeman, G. (1981). The role of polarity in the development of the hydrozoan planula larva.Rouxs Arch. Dev. Biol.190, 168-84 Houliston, E., Momose, T. & Manuel, M. (2010) Clytia hemisphaerica: a jellyfish cousin joins the laboratory.Trends Genet.4, 159-67 Momose, T. & Houliston, E. (2007) Two Oppositely Localised Frizzled RNAs as Axis Determinants in a Cnidarian Embryo.PloS Biology5(4), e70 Schmid, V. and Tardent, P. (1971) The reconstitutional performances of the Leptomedusa Campanularia jonstoni.Marine Biology8, 99-104
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