Analyse intégrative de la plasticité de la lignée germinale chez le nématode: du développement à l'écologie – GermlineEcoEvoDevo

Comprendre comment les organismes en développement répondent aux changements de leur environnement est fondamental en biologie du développement et de l’évolution. Bien qu’il soit communément admis que les variations génétiques et environnementales peuvent modifier les processus développementaux, les approches classiques ignorent souvent ces sources de variations. Elles doivent pourtant absolument être prises en compte puisque (a) tous les organismes se développent au sein d’environnements complexes et variables, (b) l’environnement peut avoir des effets dramatiques sur le développement normal ou pathologique, et (c) les variations environnementales exercent une pression sélective fondamentale sur l’évolution des mécanismes développementaux.

Pour mieux comprendre les interactions gènes-environnement dans le développement, nous utiliserons comme modèle la lignée germinale des nématodes Caenorhabditis. Nous étudierons les mécanismes d’adaptation à l’environnement des processus cellulaires et moléculaires impliqués dans la reproduction, ainsi que l’évolution de ces réponses à l’environnement à travers différentes espèces. Notre objectif est d’analyser quantitativement et de manière intégrée la plasticité de la lignée germinale et son évolution, en caractérisant les processus fondamentaux de prolifération, différenciation et maturation de la lignée germinale, qui déterminent l’activité reproductrice de l’organisme.

Les objectifs spécifiques de ce projet sont les suivants:

(1) quantifier la plasticité et les interactions gènes-environnement dans l’apparition de phénotypes induits par différentes conditions expérimentales pertinentes sur le plan écologique. Ces expériences sont conduites comparativement sur différentes espèces de Caenorhabditis et différentes souches de C. elegans. Grâce à des outils génétiques et à des méthodes d’imagerie quantitative, nous étudions l’impact de l’environnement sur la prolifération des cellules germinales, sur leur transition entre mitose et méïose mais aussi leur apoptose, sur le switch entre oogenèse et spermatogenèse chez les hermaphrodites, sur la maturation des gamètes et sur la résultante de ces réponses cellulaires en terme d’activité reproductrice.

(2) définir précisément les mécanismes moléculaires qui sous-tendent cette plasticité phénotypique, en accordant une attention particulière à la prolifération et à l’apoptose dans la lignée germinale.

(3) cartographier les variations génétiques naturelles responsables de la plasticité de la reproduction dans les différentes souches de C. elegans (QTL, cartographie d’association). Des méthodes classiques d’analyse génétiques du développement seront également utilisées.

(4) analyser la variation phénotypique et ses mécanismes moléculaires dans des populations de C. elegans résultant de processus d’évolution expérimentale en laboratoire et adaptées à différents régimes environnementaux. Ces expériences sont complémentaires des approches comparatives car elles permettent de retracer la trajectoire des changements phénotypiques en laboratoire et de mettre en évidence les processus d’adaptation. Nous comparerons notamment l’impact d’environnements stables ou au contraire largement fluctuants.

--Le caractère innovant de ce projet repose sur l’analyse conjointe de différents objectifs qui nous permettra d’intégrer les causes originelles aussi bien qu’ultimes de la plasticité dans le développement et l’évolution. Par sa situation à l’interface de la génétique du développement et de l’écologie évolutive, ce projet contribuera à une meilleure compréhension de l’évolution des systèmes en développement et de la pertinence des caractéristiques développementales sur un plan écologique. Il contribuera également à la mise en lumière du répertoire intégral des mécanismes moléculaires qui régulent le développement de la lignée germinale.