Notre groupe analyse les réseaux génétiques et les signaux intercellulaires qui contrôlent la mise en place des axes de polarité, la spécification des feuillets embryonnaires et la morphogenèse au cours du développement de l’embryon d’oursin. Nous nous intéressons plus particulièrement à la formation et la régionalisation de l’ectoderme et du
mésoderme, processus dont nous avons montré qu’ils dépendent de l’action de deux morphogènes membres de la famille desTGFbeta: Nodal et BMP2/4. Nous étudions d’une part les mécanismes précoces et les facteurs de transcription activateurs et répresseurs qui contrôlent l’expression localisée de Nodal et BMP2/4 dans l’ectoderme, et d’autre part les cascades génétiques activées en aval de ces ligands. Nous avons récemment identifié une cohorte de facteurs de transcription et de molécules de signalisation activés en aval de Nodal et BMP2/4 dans différents territoires ectodermiques et commencé à établir leur ordre d’action par des expériences d’épistasie ce qui a permis de construire un réseau génétique: le réseau responsable de la formation de l’axe dorso-ventral. Concernant la voie BMP, nous analysons les mécanismes qui contrôlent le transport de BMP2/4 sur une grande distance et les mécanismes qui régulent son activité à différents niveaux tels que la maturation du ligand, la capacité à former des hétérodimères avec différents partenaires, l’interaction avec des antagonistes sécrétés et avec la matrice extracellulaire, la spécificité vis à vis des récepteurs, le trafic des récepteurs et les modifications post-raductionnelles qui affectent les ligands les récepteurs ou les facteurs de transcription Smads activés par ces voies.
Enfin, nous étudions également le rôle des signaux Nodal, BMP, FGF et Notch dans la mise en place des asymétries gauche-droite et dans les processus morphogenétiques telles que les migrations cellulaires des précurseurs du mésoderme (transition épithélium mésenchyme), la gastrulation, la formation de la bouche et la spécification des précurseurs hématopoiétiques.
Projets sur l'oursin
Sauvetage de l'axe doso-ventral par injection de l'ARN nodal dans un blastomère au stade 4 cellules
Paracentrotus lividus
cliquez sur l'image pour observer le développement jusqu'à la fin de la gastrulation.
Les Oursins font partie du phylum des échinodermes et appartiennent au grand groupe des deutérostomes. Contrairement à une idée communément répandue, ils sont plus apparentés aux vertébrés que la drosophile ou que les nématodes. Cette position unique parmi les invertébrés fait des échinodermes un groupe particulièrement intéréssant pour l'étude des mécanismes de mise en place des axes et des feuillets embryonnaires et plus généralement, pour l'étude de l'évolution des mécanismes de développement. Si l'approche génétique n'est pas réalisable chez l'oursin en raison de la longueur du temps de génération, en revanche il est possible d'interférer directement et par de nombreuses manières avec le développement (microinjection d'ARN synthétiques et d'oligonucléotides antisens, transplantations de cellules, traitement par des agents chimiques ou des drogues etc.). Ces atouts font de l'oursin un excellent système modèle avec lequel étudier le rôle des interactions cellulaires au cours du développement. Récemment, La construction d’un réseau d'interactions transcriptionnelles entre de nombreux gènes impliqués dans la formation du mésoderme et de l’endoderme a été entreprise (http://sugp.caltech.edu/endomes/ ). Enfin, le séquençage du génome de l'oursin est en cours. Notre laboratoire fait partie d’un réseau d’excellence europeén en génomique marine : http://www.marine-genomics-europe.org/
Projets sur le zebrafish
Poisson zèbre
cliquez sur l'image pour observer le développement jusqu'à la fin de la
gastrulation. (.mov)
Chez le poisson, nos études portent principalement sur la voie de signalisation des TGF beta de la famille de Nodal, facteurs essentiels pour la formation du mésoderme et de l'endoderme chez tous les vertébrés. Nous tentons de comprendre comment sont sélectionnés les précurseurs de l'endoderme et du mésoderme à partir de précurseurs communs et disséquons le rôle des facteurs de transcription à homéodomaines tels que mezzo et pitx2 que nous avons identifiés et qui semblent être des médiateurs importants de la réponse des cellules aux facteurs Nodal.
- Duboc V., Lapraz F., Saudemont A., Bessodes N., Mekpoh F., Haillot E., Quirin M., and Lepage T. (2010).
Nodal and BMP2/4 pattern the mesoderm and endoderm of the sea urchin embryo.
Development N° 137 , Pages : 223-235
- Saudemont A, Haillot E, Mekpoh F, Bessodes N, Quirin M, Lapraz F, Duboc V, Röttinger E, Range R, Oisel A, Besnardeau L, Wincker P, Lepage T. (2010).
Ancestral Regulatory Circuits Governing Ectoderm Patterning Downstream of Nodal and BMP2/4 Revealed by Gene Regulatory Network Analysis in an Echinoderm.
- Lapraz F, Besnardeau L, Lepage T. (2009).
Patterning of the Dorsal-Ventral Axis in Echinoderms: Insights into the Evolution of the BMP-Chordin Signaling Network.
- Duboc V., Lapraz F., Besnardeau L. and Lepage T. (2008).
Lefty acts as an essential modulator of Nodal activity during sea urchin oral-aboral axis formation.
Developmental Biology N° 320 Pages : 49-59
- Röttinger E., Saudemont A., Duboc V., Besnardeau L., McClay D. and Lepage T. (2008).
FGF signals guide migration of mesenchymal cells, control morphogenesis of the skeleton and regulate gastrulation during development of the sea urchin embryo.
Development N° 135 Pages : 353-365
- Range R., Lapraz, Quirin M., Marro S., Besnardeau L. and Lepage T. (2007).
Cis-regulatory analysis of nodal and maternal control of dorsal-ventral axis formation by a TGF-beta related to Vg1.
Development N° 134 Pages : 3649-3664
- Lapraz, F. Duboc, V. and Lepage (2007).
A genomic view of TGF-β signal transduction in an invertebrate deuterostome organism and lessons from the functional analysis of Nodal and BMP2/4 during sea urchin development.
