Origine évolutive de la biominéralisation chez les vertébrés

par Nicolas Leurs

Projet de thèse en Sciences de l'évolution et de la Biodiversité

Sous la direction de Melanie Debiais-thibaud et de Camille Martinand-mari.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec ISEM - Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (laboratoire) et de Macroévolution et Développement (equipe de recherche) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Les poissons osseux présentent un squelette se développant sous la forme de cartilage, localement remplacé par du tissu osseux endochondral, et par de l'os dermique. Les poissons cartilagineux, eux, présentent un squelette de nature cartilagineuse, localement minéralisé selon diverses modalités dont certaines sont des innovation évolutives propres à cette lignée (le cartilage prismatique, par exemple). Chez tous les vertébrés à mâchoire actuels, des tissus minéralisés sont aussi caractéristiques des dents (et organes similaires, les 'odontodes', tels que les les écailles dermiques des élasmobranches) : la dentine et l'émail/émailloïde. Les cellules associées à ces tissus sont donc capables de biominéralisation par précipitation de phosphate de calcium, une propriété qui semble limitée au groupe des vertébrés. Au cours de cette thèse, nous souhaitons focaliser notre étude sur la génétique du développement du squelette chez un poisson cartilagineux, la petite roussette Scyliorhinus canicula, pour décrire de manière fine les réseaux de régulation génétiques associées à l'ontogenèse du squelette et aux processus de minéralisation associés. Pour ce faire, nous devrons générer des données de transcriptomique (RNAseq) après microdissection des tissus d'intérêt. Nous repositionnerons ensuite ces résultats dans une approche comparative avec des résultats similaires dans les autres lignées de vertébrés à mâchoires (actinoptérygiens tels que le Danio (Danio rerio) et sarcoptérygiens (les mammifères avec la souris Mus musculus, et les lissamphibiens avec le xénope Xenopus tropicalis, deux organismes modèles). Ce cadre comparatif nous permettra d'identifier les caractéristiques partagées à l'échelle des vertébrés à mâchoire, et celles spécifiques aux poissons osseux d'une part, ou aux poissons cartilagineux d'autre part. On pourra alors identifier, si elle est accessible, la cohorte de gènes impliqués ancestralement dans la biominéralisation à l'origine des vertébrés.

  • Titre traduit

    Evolution of biomineralization in vertebrates


  • Résumé

    Bony vertebrates (osteichthyans) have their skeleton primarily made of cartilage, then locally changed to endochondral bone, and of dermal bone. Cartilaginous fishes (chondrichthyans) have a cartilaginous skeleton that is locally mineralized in various ways, some of them being derived features for this lineage (e.g. prismatic cartilge). In all extant jawed vertebrates, mineralized tissues also occur in teeth (and odontodes, organs similar to teeth, e.g. dermal scales in elasmobranches): dentine and ename/enameloid. Cells in these tissues are therefore able of biomineralization through the precipitation of phosphate calcium, which is typical of vertebrate tissues. Over this PhD project, we will focus on skeleton developmental genetics in a cartilaginous fish, the lesser spotted catshark Scyliorhinus canicula. the objective is to describe in details the genetic regulatory cascades involved in skeleton development and mineralisation processes. To do so, we will generate transcriptomic data (RNAseq) following the microdissection of target tissues. These results will be replaced within a comparative analysis including data from other jawed vertebrate lineages (actinopterygians with Danio rerio; sarcopterygians with Mus musculus and Xenopus tropicalis). This comparative frame will allow the identification of caracteristics shared among jawed vertebrates, as well as speciicities for osteichthyans and chondrichthyans. We then should be able to describe, if accessible, the ancestral gene cascade linked to biomineralization in vertebrates.