Description du projet
Mécanismes et évolution du clivage en spirale
En embryologie, le clivage désigne la division des cellules au cours des premières étapes de développement de l’embryon après la fécondation. Le clivage augmente le nombre de cellules et la masse nucléaire sans augmenter la masse cytoplasmique et constitue une caractéristique déterminante du développement des spiraliens. Dans le clivage en spirale, les embryons spécifient leurs destins cellulaires soit de manière conditionnelle, en utilisant des interactions cellulaires, soit de manière autonome, en impliquant la ségrégation de molécules déposées dans l’ovocyte par la mère. Le projet EVOCELFATE, financé par l’UE, vise à tester l’hypothèse selon laquelle la chromatine maternelle et les régulateurs transcriptionnels, incorporés dans les ovocytes avec un clivage en spirale autonome, déterminent ce mode de spécification du destin cellulaire. La combinaison de la bio-informatique, de l’imagerie en direct et des techniques moléculaires permettra de comprendre le clivage en spirale et son évolution.
Objectif
Spiral cleavage is a highly stereotypical early embryonic program, and the ancestral, defining feature to Spiralia, a major phylogenetic clade including almost half of the animal phyla. Remarkably, spiral-cleaving embryos specify homologous cell fates (e.g. the progenitor cell of posterodorsal structures) conditionally –via cell interactions– or autonomously –via segregation of maternal inputs. This variation occurs naturally, even between closely related species, and has been related to the precocious formation of adult characters (adultation) in larvae of autonomous spiral-cleaving species. How spiralian lineages repeatedly shifted between these two cell fate specification modes is largely unexplored, because the mechanisms controlling spiral cleavage are still poorly characterized.
This project tests the hypothesis that maternal chromatin and transcriptional regulators differentially incorporated in oocytes with autonomous spiral cleavage explain the evolution of this mode of cell fate specification. Through a comparative and phylogenetic-guided approach, we will combine bioinformatics, live imaging, and molecular and experimental techniques to: (i) Comprehensively identify differentially supplied maternal factors among spiral cleaving oocytes with distinct cell fate specification modes using comparative RNA-seq and proteomics; (ii) Uncover the developmental mechanisms driving conditional spiral cleavage, which is the ancestral embryonic mode; and (iii) Investigate how maternal chromatin and transcriptional regulators define early cell fates, and whether these factors account for the repeated evolution of autonomous specification modes.
Our results will fill a large gap of knowledge in our understanding of spiral cleavage and its evolution. In a broader context, this project will deliver fundamental insights into two core questions in evolutionary developmental biology: how early embryonic programs evolve, and how they contribute to phenotypic change.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
E1 4NS London
Royaume-Uni