Evolution des structures dentaires : approche comparative des mécanismes moléculaires du développement

Dentary structures evolution : comparative approach of the molecular developmental mecanisms

• Auteur / Autrice : Mélanie Debiais-Thibaud
• Direction : Véronique Borday-Birraux, Didier Casane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biologie de l'évolution
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie du développement

Évolution (biologie)

Exosquelette

Mots clés libres

Gnathostome

Gènes dix

Résumé

Les structures répétées au sein d'un organisme sont supposées être issues de la réinitiation d'une même cascade génétique en différents endroits. Les dents en sont un exemple, formant la dentttion orale sur les mâchoires des gnathostomes. Nous avons cherch. à comparer les cascades génétiques à l'origine des dents orales, denticules pharyngiens et dermiques chez trois espèces: le poissor zèbre (Danio rerio), le médaka (Oryzias latipes), et la petite roussette (Scyliorhinus canicula). Cette comparaison est effectuée par la comparaison des patrons d'expression de trois familles de gènes: DIx, Evx, et Pitx. Chez le médaka, les patrons d'expression sont quasiment identiques dans les dents orales et les dents pharyngiennes. En revanche, les patrons d'expression des gènes Dlxsont différents entre dents orales et denticules dermiques chez la roussette. Ces résu~ats permettent de proposer qu'une cascade unique est responsable de l'odontogenèse orale et pharyngienne chez les gnathostomes, tandis que deux cascades différentes sont initiées dans les dents orales et les denticules dermiques de la roussette. Les données paléontologiques favorisent la séquence temporelle d'apparition des structures dentaires suivante: denticules pharyngiens, denticules dermiques et dents orales. Nous proposons donc uOepre. Mièreco-option de la cascade génétique odontogène du pharymtY~ISléLsudacedu corps puis une extension de la surface ol peut être initiée la cascade odontogène pharyngienne vers la mâchoire. Dans une deuxième partie de cette thèse, je présente les résultats d'expression des gènes DIx dans plusieurs structures homologues, et la dynamique d'évolution de ces patrons d'expression.

Repeated structures are thought to develop by the initiation of a genetic cascade at different places within one organism. Teeth and tooth-Iike structures in the gnathostomes are an example of structures that are repeated both at the locallevel and in different location within an organism. We compared the genetic cascades responsible for the development of three different types of dentition, oral and pharyngeal teeth, and dermal denticles in three gnathostomes species: the zebrafish (Danio rerio), the medaka (Oryzias latipes) and the lesser spotted dogfish (Scyliorhinus canicula). Expression patterns for three gene families were compared: DIx, Evx and Pitx. Ln th medaka the expression patterns in oral and pharyngeal teeth were almost identical while in the dogfish differences were observed between oral teeth and dermal denticles. These results suggest that in the medaka only one genetic cascade is responsible for both oral and pharyngeal odontogenesis, while in the dogfish two different genetic cascades are initiated in oral teeth and dermal denticles. Data trom the fossil record indicate that dentary structures evolved first as pharyngeal denticles, then as dermal denticles and finally a oral teeth. We therefore propose that the developmental mechanisms were first co-opted from the pharynx to the surface of the body, and then from the pharynx to the jaws without modification. Ln the second part of my thesis, 1 present DIx gene expression patterns for various structures and also the evolutionary dynamics of their expression patterns.