Robustesse génétique et évolution du développement chez le Nématode Caenorhabditis elegans

par Josselin Milloz

Thèse de doctorat en Biologie moléculaire et cellulaire du développement

Sous la direction de Marie-Anne Félix.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    De nombreux systèmes biologiques sont insensibles à certaines perturbations qu'elles soient stochastiques, environnementales ou génétiques. Une telle robustesse pourrait permettre l'accumulation de variations génétiques cryptiques dans les mécanismes sous-jacents à ces systèmes sans affecter les phénotypes finaux. Nous avons exploré les mécanismes assurant la robustesse génétique, et les conséquences évolutives de cette robustesse, dans un système de développement qui repose sur un réseau de signalisation cellulaire relativement simple et forme un produit invariant, l'établissement du patron de destinées cellulaires au sein des précurseurs vulvaires chez l'espèce de Caenorhabditis elegans. Une approche de modélisation montre que les paramètres qui gouvernent le réseau de signalisation peuvent varier dans une large gamme de valeur sans changement du phénotype final : de nombreuses solutions sont formellement "neutres". Expérimentalement, supprimer les mécanismes tamponnant les variations cryptiques par des outils de génétiques et d'ablation cellulaire démontre l'évolution du système au sein de l'espèce C. Elegans : des variations quantitatives ayant des architectures distinctes entre souches sauvages agissent le long de la cascade de signalisation Ras. Dans le système non-perturbé, des variations dans la dynamique spatiotemporelle de l'activité de la voie Ras entre souches sauvages expliquent les différences phénotypiques observées après perturbation. De plus, les variations génétiques cryptiques affectent les voies de signalisation de manière tissu-spécifique. En conclusion, ce système évolue quantitativement au sein de l'espèce C. Elegans sans changement de son produit.

  • Titre traduit

    Genetic robustness and developmental evolution in the nematode Caenorhabditis elegans


  • Résumé

    Robustness of many biological Systems to some perturbations (stochastic, environmental or genetics) may allow cryptic genetic variation to accumulate in these Systems without affecting their outputs. We investigated the mechanisms that give rise to genetic robustness, as well as the evolutionary consequences of this robustness, in a developmental System that relies on a fairly simple intercellular signaling network and gives rise to an invariant output: cell fate pattern formation in Caenorhabditis elegans vulva development. We first found that an in silico model could reproduce the pattern of cell fates robustly despite large variation in the underlying parameters and pathway kinetics, suggesting that the System could evolve in a large volume of parameter space without any change in the output. Experimentally, breaking the buffering mechanisms down (using genetic and cell ablations) showed evolution among wild isolates: we uncovered distinct architectures of quantitative variation along the Ras signaling cascade. In the unperturbed System, we further found that variation of the Ras pathway dynamics between isolates explained the phenotypic differences uncovered upon perturbation. Finally, the variation mostly affected the signaling pathways in a tissue-specific manner. We thus demonstrated and characterized microevolution of a developmental signaling network. This work paves the way to the analysis of allelic variation involved in cryptic evolution of this developmental process.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (91 f.-116 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 291 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2008) 084
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