A new model to study alternative developments : asexual propagation and regeneration in the basal chordate Botryllus schlosseri

par Lorenzo Ricci

Thèse de doctorat en Biologie du Développement

Sous la direction de Stefano Tiozzo.

Soutenue le 25-09-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) .

Le jury était composé de Bernard Degnan, Éric Röttinger, Jean-Philippe Chambon, Paolo Sordino, Sandie Degnan, Elisabeth Christians.

  • Titre traduit

    Un nouveau modèle pour l'étude des voies de développement alternatives : reproduction asexuée et régénération chez un chordé basal, Botryllus schlosseri


  • Résumé

    Chez l’ascidie coloniale Botryllus schlosseri, en plus de l’embryogénèse existent deux voies de développement aboutissant à la production de la même structure : l’organisme adulte ou zooide. Ces développements alternatifs ont lieu lors de processus biologiques distincts : le bourgeonnement palléal (BP) et le bourgeonnement vasculaire (BV). Le BP est un processus de multiplication asexuée présentant une ontogénèse stéréotypée. En revanche, le BV est un phénomène régénératif, induit dans les vaisseaux sanguins de la colonie par l’ablation de tous les zooides et bourgeons palléaux. Mes travaux de recherche ont eu pour objectif de caractériser les bases moléculaires et cellulaires régissant le BP et le BV chez B. schlosseri. L’étude de gènes marqueurs des lignées méso-, endo- et ectodermiques a révélé l’existence de territoires présomptifs pour chacune de ces lignées, dès les premiers stades du BV et du BP, et suggéré l’existence d’un programme unique aux deux processus. Les lignées neurales et musculaires ont été étudiées plus en détail lors du BP, indiquant un double rôle potentiel, neuro- et myo-génétique, au tube dorsal, une structure jusqu’à présent uniquement associée au système nerveux. Une caractérisation morphologique poussée a mené à l’identification de stades précoces stéréotypés du BV lors de la régénération. Enfin, l’analyse de transcriptomes de différents stades du BP et de la régénération ont initié l’étude non biaisée des bases moléculaires du bourgeonnement chez Botryllus. L’objectif à long terme de ces travaux est de décrypter les bases moléculaires et génétiques facilitant, chez les métazoaires, l’évolution de voies de développement alternatives.


  • Résumé

    In addition to embryogenesis, the colonial ascidians Botryllus schlosseri evolved two alternative developmental pathways leading to the same final structure: the adult body, or zooid. These non-embryonic ontogenesis occur during distinct biological processes: palleal budding (PB) and vascular budding (VB). PB is a process of asexual propagation, with a very stereotyped morphogenesis. Conversely, VB is a purely regenerative phenomenon, induced in the vascular system of the colony by the ablation of all zooids and palleal buds. My research work followed the objective to characterize the molecular and cellular basis of both PB and VB in B. schlosseri. The study of meso-, endo- and ectodermal lineage marker genes revealed the existence of presumptive territories of these lineages in the early palleal and vascular buds and that a single developmental program was launched in both VB and PB. Neural and muscle fates were studied in more detail for PB, indicating a potential double function, both neuro- and myo-genic for the dorsal tube, a structure so far associated with the nervous system only. A detailed morphological description of VB allowed to identify stereotyped stages during early regeneration. Eventually, a transcriptomic characterization of early VB and PB processes initiated an unbiased study of the molecular basis underlying the budding phenomenon in Botryllus. The overall goal of these research works is to unravel the molecular and genetic basis that facilitated, in Botryllus and globally in metazoan, the evolution of alternative developmental pathways.

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