Origine et Evolution de la segmentation chez les Bilatériens : étude des gènes impliqués dans la formation des segments de l’annélide Platynereis dumerilii

par Nicolas Dray

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie du développement

Sous la direction de Guillaume Balavoine.


  • Résumé

    Dans chacun des trois super-clades qui constituent les Bilatériens les deutérostomiens, les ecdysozoaires et les lophotrochozoaires, il y a des phyla d’animaux qui présentent une segmentation métamérique, respectivement, les vertébrés, les arthropodes et les annélides. J’ai cherché à mieux comprendre l’évolution de la segmentation chez les Bilatériens par une approche evo-devo en abordant plusieurs aspects de la segmentation de l’annélide Platynereis. Je me suis d’abord intéressé à la formation du mésoderme et aux rôles des gènes NK dans ce processus. J’ai montré que certains de ces gènes semblent avoir des rôles conservés chez tous les Bilatériens, comme les gènes tinman/NK4 dans la formation d’un organe de type cœur. J’ai aussi mis en évidence que certains des gènes NK ont des profils d’expression suggérant des rôles dans la formation des segments. Ces rôles pourraient être ancestraux aux Bilatériens. Puis, je me suis intéressé à la voie de signalisation Hedgehog chez Platynereis. J’ai tout d’abord montré que des gènes de cette voie ont des patrons d’expression de type polarité segmentaire similaires à ceux observés chez les arthropodes. Puis en bloquant cette voie de signalisation par la cyclopamine, j’ai montré que la voie Hedgehog ne semble pas nécessaire à l’initiation de la formation des segments, mais est indispensable à leur maintien et à leur différenciation. Enfin, j’ai montré que le pygidium de Platynereis possède la plupart des propriétés morphologiques et développementales caractéristiques des segments. Ainsi les annélides sont probablement entièrement composés de segments, ce qui supporte la théorie d’une origine coloniale de la segmentation métamérique.

  • Titre traduit

    Origin and Evolution of segmentation among Bilaterian : study of genes involved in segment formation in the annelid Platynereis dumerilii


  • Résumé

    The bilaterians are subdivided into three great branches: deuterostomes, ecdysozoans and lophotrochozoans. There are segmented animals in each of these branches, chordates, arthropods and annelids, respectively. During my thesis I’ve studied the evolution of the metameric segmentation among Bilaterians. To carry out this study I’ve explored the morphological and genetic bases of segment formation and patterning in the annelid Platynereis dumerilii. First, I have studied the role of the NK genes. My results indicate an ancestral role of these NK genes in the patterning of the mesodermal layer (such as NK4/tinman in the formation of a heart). More surprisingly I also found that the NK genes have expression patterns highly suggestive of roles in segmentation. This may correspond to additional bilaterian ancestral properties of these NK genes or alternatively to features specific to annelids. Then I’ve studied the role of the Hedgehog signaling pathway during segmentation. I’ve cloned the morphogen Hedgehog and its receptor Patched and characterized their expression patterns. Both genes are expressed in segment polarity-like patterns before segments appear. By using cyclopamin, a drug that interferes with Hedgehog signaling I have shown that this pathway is not required to initiate the early patterning of the segments, but is crucial to maintain this patterning later during segment formation. Finally, I’ve also shown that the pygidium of Platynereis displays most of the morphological and developmental features of segments. This result suggests that the body of annelids is entirely made of segments and revivifies speculations about the colonial origin of metameric segmentation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple 188-[84] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 167-178

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)113
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