Description du sujet de thèse

Les expériences fondatrices de la biologie du développement ont montré comment la morphogenèse repose sur des centres organisateurs, qui instruisent les cellules voisines notamment par des signaux diffusibles appelés morphogènes. Le positionnement et l’activité dans l’espace et dans le temps de ces centres organisateurs est critique pour déterminer aussi bien l’organisation générale d’un embryon (via l’organisateur de Speemann), que la forme d’un membre (via un centre de signalisation appelé la « crète apicale ectodermique ») ou la forme d’une molaire (via les « noeuds d’émail »). De plus, des différences entre centres organisateurs de différentes espèces sont responsables de leurs différences morphologiques acquises au cours de l’évolution (par exemple, entre membre de souris et de chauve-souris).

Plus récemment, la biologie des systèmes a montré comment ces centres organisateurs pouvaient se former par des processus d’auto-organisation, tels que les mécanismes d’activation-inhibition, dérivés des mécanismes de Turing, du nom du célèbre mathématicien. De plus, il est apparu que le « patterning » (ie. formation/positionnement) de ces centres dans l’espace était indissociable de la morphogenèse associée, les mêmes mécanismes cellulaires étant impliqués.

L’objectif de cette thèse est de s’intéresser à l’ensemble de la dynamique d’un centre organisateur : depuis sa formation jusqu’à sa terminaison, en passant par d’éventuelles étapes de transformation, et de comprendre, par une approche multidisciplinaire biologie-mathématique, si un mécanisme unique peut suffire à expliquer cette dynamique et ainsi, son activité et ses variations sous-tendant la variation morphologique entre espèces.

Pour cela, on utilisera une approche comparative dans le modèle molaire de rongeurs. Cette approche a déjà montré sa puissance pour révéler les mécanismes généraux du développement et de la variation entre espèces, et le modèle molaire de rongeur dispose d’un très large corps de connaissances multidisciplinaires (évolution morphologique, développement histologique, génétique du développement, modèle de morphogenèse in silico). Enfin, l’équipe a une longue expérience sur ce modèle et l’étude multi-espèce des centres organisateurs de la molaire, et a déjà collaboré efficacement avec une équipe de mathématiciens sur ce sujet.

Le projet reposera sur un ensemble de résultats, datasets (notamment de transcriptomique comparative) et hypothèses de travail, déjà disponibles dans l’équipe. Il consistera à générer et analyser des données quantitatives comparatives sur la dynamique des centres organisateurs dans 4 molaires (inférieure et supérieure, de souris et de hamster ; données cellulaires obtenues par microscopie 3D à feuillet de lumière et données transcriptomiques) et à établir des corrélations pour proposer des hypothèses mécanistiques. Celles-ci alimenteront la construction d’un modèle mathématique de la dynamique (vie, transformation et mort) des centres organisateurs, qui orientera en retour l’analyse. Les hypothèses injectées dans le modèle ou déduites du modèle seront testées par des traitements sur des dents en culture.
Cette partie modélisation ne sera pas réalisée par le(a) candidat(e), mais réalisée en très étroite collaboration avec nos collaborateurs en bio-mathématiques. Le(a) candidat(e) sera cependant étroitement associé(e) aux discussions sur l’élaboration du modèle.

Contexte de travail

Vous travaillerez sous la direction de Sophie Pantalacci, dans l’équipe Cigogne (Comparative and Integrative Genomics of Organ Development), qui est l’une des 14 équipes affiliées au Laboratoire de Biologie et Modélisation de la Cellule (LBMC), situé à l’Ecole Normale Supérieure de Lyon. Le LBMC s’intéresse aux mécanismes moléculaires régissant le fonctionnement des cellules eucaryotes. L’équipe Cigogne s’intéresse plus particulièrement à l’évolution des mécanismes du développement qui sous-tendent l’évolution morphologique, en utilisant comme modèle les molaires des rongeurs et des approches quantitatives (en particulier transcriptomiques). Le projet sera réalisé en collaboration avec Vincent Calvez (Université de Brest) collaborateur de longue date sur les mécanismes de Turing dans la formation des dents, et Michèle Romanos (Institut Camille Jordan, Lyon).
Vous mélangerez des activités de paillasse (immunomarquages, hybridations in situ, dissection fine sous stérémicroscope et culture organotypique) et d’imagerie (microscopie à feuillet de lumière) avec des activités d’analyse de données de deux types : image 3D (segmentation, quantifications sous IMARIS, dans R etc…) et datasets transcriptomique (timeseries, scRNAseq, dans R etc…).
Vous serez intégré(e) dans la vie scientifique du laboratoire (et plus généralement de l’ENS Lyon) et de l’équipe (séminaires internes et externes, réunions d’équipe hebdomadaires…).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Pas de risque particulier.

Informations complémentaires

Nos petits +:
• Un environnement de travail interdisciplinaire stimulant aux contacts des personnels de la recherche
• Un accompagnement professionnel avec des formations.
• Un restaurant d'entreprise qui permet de bien déjeuner à un prix intéressant.
• Le remboursement partiel des titres de transport (75%) ou forfait mobilité durable pouvant aller jusqu'à 300€/an
• Un site accessible en transport en commun (Métro + Trams + bus) et vélo