Description du sujet de thèse

Contrairement aux autres chordés (c'est-à-dire les urochordés et les céphalochordés), les vertébrés possèdent une structure extrêmement spécialisée dans la partie antérieure de leur corps, appelée « tête ». Chez les vertébrés, contrairement au tronc, où le mésoderme paraxial est segmenté en somites, le mésoderme de la tête apparaît comme une structure non segmentée qui donne naissance à certains des muscles de la tête. Il est intéressant de noter qu'il est largement admis que le dernier ancêtre commun de tous les chordés possédait un corps complètement segmenté de la partie la plus antérieure à la partie la plus postérieure, comme les céphalochordés actuels (c'est-à-dire l'amphioxus). Cela soulève la question de l'apparition du mésoderme de la tête non segmenté. En étudiant la somitogenèse chez l'amphioxus, nous avons proposé un scénario évolutif dans lequel le mésoderme de la tête des vertébrés dériverait d'une composante mésodermique latérale/ventrale et non d'un territoire mésodermique antérieur paraxial. Selon cette hypothèse, le mésoderme de la tête des vertébrés serait homologue à la partie ventrale des somites antérieurs des amphioxus.
Les muscles striés de la tête chez les vertébrés sont innervés par des motoneurones de nature différente : (1) les muscles qui dérivent des somites sont associés à des motoneurones somatiques de la moelle épinière, (2) les muscles qui se forment à partir du mésoderme pharyngien sont innervés par des motoneurones branchiaux du cerveau postérieur, et (3) les muscles extraoculaires, qui se développent à partir du mésoderme préchordal, sont associés à des motoneurones spécifiques localisés à la jonction mésencéphale-cerveau postérieur. Chez les amphioxus, les motoneurones somatiques des muscles locomoteurs qui dérivent des somites sont supposés être des homologues des motoneurones spinaux des vertébrés, bien qu'ils présentent un mode de jonction neuromusculaire différent, à la surface du tube neural. Les motoneurones innervant les muscles de la bouche et du pharynx ont par ailleurs été proposés comme homologues des motoneurones branchiaux. Cependant, les données sur les motoneurones et leur ontologie chez l’amphioxus sont encore rares et manquent d'une description génétique et moléculaire plus détaillée.
L'objectif du projet est de déchiffrer en détail l'atlas des motoneurones chez la larve et l'adulte d'amphioxus ainsi que de définir leur origine développementale afin de tester leur homologie avec les classes de motoneurones des vertébrés. Cela nous permettra de vérifier notre hypothèse concernant l'évolution des muscles de la tête des vertébrés. Les principales tâches du projet sont les suivantes :
1) Caractériser les motoneurones des larves et des adultes d'amphioxus au niveau moléculaire. Le doctorant analysera au cours du développement et chez l'amphioxus adulte le profil d'expression de gènes connus comme marqueurs de populations spécifiques de motoneurones chez les vertébrés par hybridation in situ, et/ou par immunomarquage.
2) Caractériser la trajectoire développementale des motoneurones et l'atlas neural chez l'amphioxus adulte. L'équipe a produit des données scRNA-seq à différents stades du développement embryonnaire de l'amphioxus, depuis les premiers stades jusqu'au stade larvaire. Le doctorant participera à l'analyse de ces données afin de définir les trajectoires transcriptionnelles des motoneurones d'amphioxus. L'étudiant générera également des données scRNA-seq du système nerveux central adulte de l'amphioxus.
3) Caractérisation de l'innervation des muscles chez les amphioxus.Comme indiqué précédemment, la musculature du corps présente des jonctions neuromusculaires particulières avec des cellules musculaires en contact direct avec les neurones du tube neural. L'objectif de l'étudiant sera de mieux caractériser ces jonctions au niveau moléculaire. Le second objectif sera d'étudier l'innervation des muscles de la bouche et du pharynx en utilisant des techniques d'imagerie fine et des reconstructions en 3D.

Contexte de travail

La personne recrutée effectuera ses missions dans l’équipe « Evolution et Développement des Chordés », sous la direction d’Hecor ESCRIVA et de Stéphanie BERTRAND, au sein de l’unité Biologie Intégrative des Organismes Marins (BIOM, UMR7232, CNRS/Sorbonne Université) située à l’Observatoire Océanologique de Banyuls sur Mer (1 Avenue Pierre FABRE, 66650, Banyuls sur Mer). L’équipe s’intéresse à l’évolution des mécanismes développementaux au sein du groupe des chordés et utilise un petit animal marin, l’amphioxus, comme modèle.

Contraintes et risques

Les activités pourront comporter des expérimentations à effectuer en dehors des heures habituelles (travail nocturne, après 21h) plusieurs fois par semaine pendant la période de mai à juillet. Les activités pourront aussi comporter des missions sur le terrain dans le cadre de la collecte d’animaux (le long de la côte du département des Pyrénées-Orientales).