Aller au contenu Aller au menu Aller à la recherche

accès rapides, services personnalisés
Biologie du Développement de Villefranche-sur-Mer

Morphologie de l'embryon

Project description :

Nous utilisons les avantages de l'embryogenèse précoce d’ascidie pour étudier le contrôle de 1) le nombre de cellules, 2) la taille des cellules et 3) le positionnement des cellules dans l’embryon. Ces trois mécanismes cellulaires sont utilisés pour générer la forme de l'embryon de stade blastula étant donné qu'aucune migration cellulaire ni mort cellulaire ne se produisent à ces stades.

 

 

  • Nombre de cellules dans l’embryon

Le nombre de cellule d’un embryon d’ascidie est précisément contrôlé de telle sorte que tous les embryons de toutes les espèces d’ascidie présentent un stade de 24 cellules. Ce stade 24 cellules est dû à des cycles cellulaires asynchrones entre l’endomesoderme et l’ectoderme qui sont spécifiés précisément à ce stade.

Le début de l'asynchronie du cycle cellulaire dans les embryons d’ascidie (au 5ème cycle cellulaire, stade de 16 cellules) précède l'apparition de la gastrulation par 2 cycles cellulaires, comme c'est le cas dans les embryons de poissons zèbres ou de Xénope. Cette asynchronie est maintenue (au stade de 44 cellules) et amplifiée pour donner naissance à une gastrula de 112 cellules.

Nous avons montré que, dans l'ascidie, ces phases de remodelage du cycle cellulaire qui permettent des cycles cellulaires asynchrones dépendent d'un réseau de régulation de gènes (ou « GRN » pour « Gene Regulatory Network ») contrôlé par la beta-Caténine (McDougall et al, 2012; Dumollard et al., 2013).

 


Figure 1: Timing du cycle cellulaire (fig. 1 Dumollard et al., 2013)

 

  • Taille des cellules dans l’embryon

Parallèlement, nous avons étudié comment la division cellulaire inégale (UCD for Unequal Cell Division) est contrôlée dans l'embryon d’ascidie.

Nous avons déjà montré que l'UCD dans les embryons de Phallusia est due à l'attraction d'un pôle du fuseau vers une structure corticale appelée CAB (pour Centrosome Attracting Body) pendant la prométaphase et jusqu’à l’anaphase (Prodon et al., 2010, McDougall et al., 2015 ).

Nous avons découvert récemment que la dépolymérase de microtubules appelée Kif2 est localisée dans le CAB et permet de réduire la taille de l'aster proximal, ce qui facilite la traction du pôle du fuseau vers le CAB (Costache et al., 2017 Nat. Com. Sous presse).

En ce qui concerne la morphogénèse de l'embryon entier, l'ablation du CAB radialise complètement l'embryon indiquant que l'UCD affecte la forme de tous les blastomères dans l'embryon précoce.

 

 
Figure 2: Centrosome Attracting Body

 

  • Positionnement des cellules dans l’embryon

Récemment, nous avons découvert qu'un mécanisme de détection de forme de la surface apicale opère pour aligner toutes les fuseaux parallèles à la surface extérieure (apicale) de l'embryon, en les orientant dans l'axe le plus long de sa surface apicale (à l'exception des fuseaux orientés par le CAB) (Dumollard et al., 2017a).

Cette orientation des fuseaux mitotiques qui dépend de la forme de la surface apicale, dépend aussi de l'asynchronie du cycle cellulaire puisque l'abolition du stade de 24 cellules (par synchronisation des divisions cellulaires) a perturbé le patron de clivage invariant en changeant la forme de la surface apicale des cellules (Dumollard et al., 2017a).

Nous avons ainsi produit un modèle mathématique basé sur la forme de la surface apicale de la cellule qui prédit l'orientation de la division cellulaire et donc la position de la cellule jusqu'au stade blastula (Dumollard et al., 2017a).

Enfin, notre modèle fournit une explication biologique partielle du patron de clivage invariant des embryons d’ascidie décrit avec élégance par Conklin il y a plus d'un siècle (Conklin, 1905).

 


Figure 3: Positionnement des cellules dans l’embryon

 

 

 

Video 1: Extraction du plan animal dans un embryon au stade 32 cellules

 

 

Publications :

- Conklin E.G., (1905) The organization and cell-lineage of the Ascidian Egg. Journal of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia 3 (1). (voir ou télécharger le pdf)

 

- Vlad Costache1, Celine Hebras, Gerard Pruliere, Lydia Besnardeau, Margaux Failla, Richard R. Copley, David Burgess, Janet Chenevert & Alex McDougall. Kif 2 localizes to a subdomain of cortical endoplasmic reticulum that drives asymmetric spindle position. Nature Communications 8, Article number: 917(2017) doi:10.1038/s41467-017-01048-8. (voir ou télécharger le pdf)

 

- Dumollard R, Hebras C, Besnardeau L, McDougall A. (2013) Beta-catenin patterns the cell cycle during maternal-to-zygotic transition in urochordate embryos. Dev Biol.;384(2):331-42. (voir ou télécharger le pdf)

 

- Dumollard R, Minc N, Salez G, Ben Aicha S, Bekkouche F, Hebras C, Besnardeau L, McDougall A. (2017) The invariant cleavage pattern displayed by ascidian embryos depends on spindle positioning along the cell's longest axis in the apical plane and relies on asynchronous cell divisions. Elife. Jan 25;6. pii: e19290. (voir ou télécharger le pdf)

 

- Prodon F, Chenevert J, Hébras C, Dumollard R, Faure E, Gonzalez-Garcia J, Nishida H, Sardet C, McDougall A. (2010) Dual mechanism controls asymmetric spindle position in ascidian germ cell precursors. Development. Jun;137(12):2011-21. (voir ou télécharger le pdf)

 

- McDougall, A., Chenevert, J. and Dumollard, R. (2012). Cell Cycle Control in Oocytes and during Embryonic Cleavage Cycles in Ascidians. Int Rev Cell Mol Biol. 297, 237-266. (voir ou télécharger le pdf)

 

- McDougall A, Chenevert J, Pruliere G, Costache V, Hebras C, Salez G, Dumollard R (2015) Centrosomes and spindles in ascidian embryos and eggs. Methods in Cell Biology, Volume 129, 317-39. (voir ou télécharger le pdf)

 

Protocoles :

 

 

Omero, Base de données d'images :

 

17/10/17

Traductions :

 

 

 

Alex McDougall

 

Rémi Dumollard

Ievgeniia Gazo 

Isa Gomes

 

 Bioclips

Fécondation

Méiose 

 

 

 

 

 

13/10/17