Metamorphosys

Nous étudions le génome de l’amphibien anoure Xenopus tropicalis au travers de trois thématiques :

• structure du génome, en caractérisant les différentes familles de transposons à ADN chez les xénopes et en les utilisant dans des expériences d’ingéniérie du génome
• expression du génome, en caractérisant les transcriptomes au cours de l’ontogenèse (développement précoce et métamorphose)
• évolution des génomes, en analysant l’évolution des transposons et de gènes régulateurs de l’ontogenèse

 Objectifs

Les recherches de l’équipe s’inscrivent dans le cadre de l’étude des régulations génétiques de l’expression des génomes. Notre modèle est le génome de Xenopus tropicalis et son fonctionnement au cours de l’ontogenèse. Nous utilisons des méthodes de génétique moléculaire, transgenèse, transcriptomique et bioinformatique.

 Recherche

Une part importante du programme génétique s’exprime pendant le développement embryonnaire et de nombreux mécanismes de l’embryogenèse mettent en jeu une expression génique différentielle. Certains gènes sont actifs dans des cellules données, à des moments spécifiques et selon des intensités particulières. Le xénope et en particulier Xenopus tropicalis, s’annonce comme un modèle vertébré prometteur pour étudier les régulations génétiques de l’expression du génome au cours du développement précoce et de la métamorphose.

La communauté scientifique travaillant sur le modèle xénope privilégie maintenant l’espèce Xenopus tropicalis, qui présente tous les avantages de Xenopus laevis plus celui d’être un vrai diploïde et d’avoir un temps de génération relativement court. Des approches génétiques sont développées pour que X. tropicalis devienne un modèle en génétique du développement des vertébrés.

Nous nous sommes engagés dans une étude systématique de l’expression des gènes dans le système nerveux au cours de l’embryogenèse et pendant la métamorphose chez X. tropicalis.

Premièrement, nous avons utilisé une approche de séquençage à grande échelle d’ADNc en collaboration avec le Génoscope. Un ensemble d’environ 7000 gènes a été identifié au travers d’étiquettes séquencées transcrites (EST, Thèses Ana C. Fierro et R. Thuret). L’analyse de ces données par recherche de similitudes de séquences, identification de domaines protéiques, annotation fonctionnelle (thésaurus Gene Ontology), recherche de transcrits alternatifs ou non-codants est navigable sur une base de données (http://indigene.epigenomique.genopole.fr:81/EST). Une première caractérisation des profils d’expression des transcrits correspondants a été obtenue par comptage d’ESTs. Des profils d’expression différentielle au cours de la métamorphose ont été identifiés, découvrant ainsi des gènes dont la fonction pourra être étudiée plus précisément. Enfin, une recherche de microsatellites a permis d’identifier 225 marqueurs de polymorphisme intragéniques qui seront utiles dans l’établissement d’une carte génétique.

Deuxièmement, nous avons utilisé les ESTs précédemment décrits ainsi que toutes les autres séquences de X. tropicalis disponibles pour concevoir une puce à ADN faite d’oligonucléotides longs représentant 2900 gènes. Ces puces à ADN, appelé « Xénopuces », ont été utilisées au laboratoire pour étudier le programme transcriptionnel de la métamorphose (Thèse de R. Thuret). Une étude cinétique portant sur 6 stades métamorphiques et 3 tissus (queue, foie, système nerveux central) a été réalisée. Elle a permis d’identifier 801 gènes régulés au cours de la métamorphose (article en préparation). Par ailleurs, une collaboration avec Yann Audic (CNRS UMR 6061, Université Rennes 1) a été établie qui a déjà donné lieu à publications. D’autres collaborations sont en cours de réalisation avec des collègues français (L. Sachs MNHN , B. Durand Institut Pasteur) et étrangers (J. Robert, Univ. Rochester, USA).

Troisièmement, nous avons entrepris d’’identifier et de valider expérimentalement les microARNs codés par le génome de X. tropicalis. Avec l’aide de M. Legendre et D. Gautheret, la séquence génomique de xénope a été analysée et 155 gènes codant des miARNs ont été prédits par l’algorithme ERPIN. Un panel de 59 prédictions a été testé par RT-PCR puis par hybridation in situ. Cette étape a permis de valider 21 candidats. Les expériences d’étude de leur régulation au cours de la métamorphose sont en cours (Master Isabelle Pic).

Quatrièmement, nous exploitons notre ressource d’ESTs par un criblage d’expression utilisant l’hybridation in situ sur embryons entiers. Nous avons sélectionné des ADNc correspondant à des gènes de xénope orthologues de gènes humains impliqués dans des maladies génétiques (Thèse Q. Ymlahi-Ouazzani). Le criblage de 75 ADNc nous a permis d’obtenir des données d’expression au cours des stades de l’embryogenèse précoce, qui sont très difficiles à obtenir chez les mammifères (article en préparation). Une caractérisation fonctionnelle de deux gènes est en cours avec l’équipe de M. Wegnez. Un crible similaire pour la recherche de transcrits exprimés dans la rétine est réalisé en collaboration avec l’équipe de M. Perron au sein de l’Unité. La ressource de séquences d’ADNc que nous avons développée est exploitée également dans le cadre d’un projet de séquençage de 5000 ADNc complets en cours avec le Génoscope.

 Collaborations

 France

 L. Sachs et B. Demeneix. Evolution des Régulations Endocriniennes, CNRS UMR 5166, Museum National d’Histoire Naturelle.
 Y. Bigot. Laboratoire d’Etude des Parasites Génétiques (LEPG), FRE CNRS 2969, Université François Rabelais, Tours.

 International

Plusieurs partenaires européens dans le cadre de l’action de coordination européenne (FP6 X-omics) : D. Davidson, T. Mohun et L. Zimmerman (Medical Research Council, UK), D. Stemple (Sanger Institute, UK), E. Amaya, N. Papalopulu, M. Gilchrist et J. Smith (Gurdon Institute, UK), E. Bellefroid (Université Libre de Bruxelles, Belgique), T. Pieler (Université de Goettingen, Allemagne), C. Niehrs (German Cancer Research Center, Allemagne).

 P. Vize, University of Calgary, Canada.

 P. Richardson, Joint Genome Institute, U.S.A.

 D. Gerhard, National Cancer Institute, National Institutes of Health, U.S.A.

 J. Robert University of Rochester, U.S.A.

Formation à la recherche

Encadrement d’étudiants en License et Master pour les stages de laboratoire. Encadrement d’étudiants en thèse et de post-doc.