Etude de l'évolution du système nerveux chez les animaux : neurogenèse comparative et phylogénomique

par Pierre Kerner

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Michel Vervoort.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Phylogénomique
• Evo-Devo
• Gènes Snail
• Système nerveux central
• Développement neurologique
• Nerfs périphériques

Résumé

L’étude de l’évolution du système nerveux des animaux s’appuie principalement sur la comparaison morpho-anatomique de celui-ci chez différentes espèces et sur la comparaison des processus développementaux et génétiques dirigeant sa formation. Les animaux présentant une symétrie bilatérale, les Bilatériens, sont caractérisés par la présence d’un système nerveux central et périphérique, ce qui soulève la question de son origine évolutive. Parmi les trois lignées des Bilatériens, les Deutérostomiens, les Ecdysozoaires et les Lophotrochozoaires, les études à même de répondre à cette question ont été menées quasi exclusivement chez les vertébrés (Deutérostomiens) et la drosophile (Ecdysozoaires). Cette thèse présente des données complémentaires chez un organisme appartenant aux Lophotrochozoaires, l’annélide Platynereis dumerilii. Ces données fournissent des informations cruciales pour déterminer quels aspects de la neurogenèse sont ancestraux aux Bilatériens et quels sont ceux qui proviennent de dérives spécifiques à l’une ou l’autre lignée. A l’aide d’une approche gène candidat, plusieurs similitudes entre la neurogenèse des vertébrés et celle de Platynereis ont été mises en évidence, suggérant une conservation de l’organisation ancestrale du système nerveux central et périphérique chez ces organismes. Ces résultats permettent également d’avancer une hypothèse originale quant à l’origine du tube nerveux des vertébrés. L’approche gène candidat a été également complétée par des études phylogénomiques qui ont permis d’élucider les histoires évolutives de familles de gènes, et d’illustrer des phénomènes génomiques comme la duplication génique et la formation de complexes génique.

Titre traduit

Study of the evolution of the nervous systems of animals : comparative neurogenesis and phylogenomics

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Résumé

Studies of the evolution of the nervous system of animals consist mainly of morpho-anatomic comparisons of this structure between different species and comparisons of developmental and genetic processes governing its formation. Bilaterians, animals displaying bilateral symmetry, are characterized by the presence of a central and peripheral nervous system, which raises the question of its origin during evolution. Among the three bilaterian lineages, the Deuterostomes, the Ecdysozoans and the Lophotrochozoans, studies that aimed to answer this question were carried almost exclusively on vertebrates (Deuterostomes) and drosophila (Ecdysozoans). This thesis presents complementary data from a Lophotrochozoan organism, the annelid Platynereis dumerilii. These data yield crucial information to determine which aspects of neurogenesis are ancestral to Bilaterians, and which are derived characteristics specific of one or the other lineage. Using a candidate-gene approach, several similarities between vertebrates and Platynereis neurogenesis were identified, suggesting a conservation of an ancestral organization of the central and peripheral nervous system of these organisms. These results also suggest a novel hypothesis concerning the origin of the vertebrates neural tube. The candidate-gene approach was completed by phylogenomic studies that allowed to elucidate several gene families evolutionary histories, and to illustrate some genomic events such as gene duplications or gene complex formation.