Étude comparative d'expression de gènes chez un scyphozoaire (Aurelia aurita) et un hydrozoaire (Clytia hemisphaerica) : nouvelles perspectives sur certaines innovations évolutives qui caractérisent leurs stades méduse

Gene expression studies in a hydrozoan (Clytia hemisphaerica) and a scyphozoan (Aurelia aurita) provide insights on key evolutionary innovations composing their medusa stages

• Auteur / Autrice : Thomas Condamine
• Direction : Michaël Manuel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 06/07/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution Paris Seine
• Jury : Président / Présidente : Martine Maïbèche-Coisné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chiara Sinigaglia, Lucas Leclère
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Vervoort, Carole Borchiellini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles striés

Polarité (biologie)

Gènes WNT

Hydrozoaires

Évolution

Scyphozoaires

Mots clés libres

Méduses

Wnt

Évolution

Muscles striés

Scyphozoaires

Hydrozoaires

Tentacules

Polarités

Medusa

Wnt

Evolution

Striated muscles

Scyphozoa

Hydrozoa

Tentacles

Polarities

Résumé

Trois des cinq classes de cnidaires présentent des méduses pélagiques, classiquement tenues pour homologues, issues de l'acquisition d'un stade planctonique chez l’ancêtre des médusozoaires. Des différences anatomiques fondamentales opposent pourtant les hydroméduses aux cubo- et scyphoméduses, concernant leurs systèmes nerveux locomoteurs, leurs organes sensoriels, leur ontogenèse. Y aurait-il eu plusieurs acquisitions convergentes d’un stade méduse ? Les présents travaux s’appuient sur l’étude comparative de caractères d’une hydroméduse (Clytia hemisphaerica) et d’une scyphoméduse (Aurelia aurita), via des phylogénies de gènes et le suivi de l’expression de gènes par RNA-seq, hybridation in situ, et qPCR. Ils ont visé (i) une meilleure caractérisation du système tentaculaire de Clytia ; et la comparaison entre ces deux méduses (ii) du déploiement d’acteurs clés du développement et de la morphogenèse chez les animaux, et (iii) de protéines associées aux muscles striés (absents chez les polypes et convergents avec ceux des bilatériens). La comparaison de l'expression des Wnt soutient une conservation chez les cnidaires des rôles de voies de signalisation en aval de ces ligands dans l’organisation de l'axe oral-aboral et d’éléments du système nerveux, et une possible absence d'homologie des tentacules et de la symétrie tétraradiaire entre hydro- et scyphoméduses. Les recrutements indépendants de formes de tropomyosine spécifiques des muscles striés plaident en faveur d’acquisitions convergentes du muscle strié, donc de la locomotion pélagique, entre hydro- et scyphoméduses. Ces données remettent en question le scénario d'acquisition unique de la méduse chez les cnidaires.

Three of the five classes of cnidarians possess pelagic medusae. The latter are classically considered homologous, i.e. inherited from a planktonic stage acquired in the ancestor of all medusozoans. However, an impressive array of fundamental differences opposes hydromedusae to cubomedusae/scyphomedusae, e.g. concerning their locomotory nervous systems, sensory organs, and ontogeny. Could there have been several convergent acquisitions of a medusa stage? The research presented here is based on comparative study of a hydromedusa (Clytia hemisphaerica) and a scyphomedusa (Aurelia aurita), involving gene phylogenies, and gene expression surveys using RNA-seq, in situ hybridisation, and qPCR. The main objectives were (i) an improved characterisation of the Clytia tentacle system; and comparisons between these two medusae, of (ii) the deployment of key actors in animal development and morphogenesis, and of (iii) some proteins associated with striated muscles which are absent in polyps and convergent with those of bilaterians. Comparison of Wnt expressions supports conservation among cnidarians of the roles held by several signalling pathways downstream of the Wnt ligands, in the organisation of the oral-aboral polarity and of some elements of the nervous system, and suggests that tentacles and tetraradial symmetry may not be homologous between hydro- and scyphomedusae. Independent recruitments of tropomyosin forms specific to the striated muscles strongly advocate convergent origins of striated muscles and thereby of pelagic locomotion between hydro- and scyphomedusae. These findings challenge the classical scenario of a single medusa acquisition during cnidarian evolution.