Caractérisation cellulaire et moléculaire du cycle cellulaire de Ostreopsis cf. ovata

Cellular and molecular characterization of Ostreopsis cf. ovata cell cycle

• Auteur / Autrice : David Velasquez Carvajal
• Direction : Elisabeth Christians, Stefania Castagnetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 21/05/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biologie du développement de Villefranche-sur-Mer (Alpes-Maritimes ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Angela Falciatore
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elisa Berdalet Andrès, Ross Waller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de transcription

Immunofluorescence

Fuseau mitotique

Dinoflagellés

Mots clés libres

Dinoflagellés

Efflorescences

Ostreopsis

Microtubules

Division cellulaire

Mitose

Dinoflagellates

Efflorescence

Ostreopsis

Microtubules

Cell cycle

Mitosis

Résumé

Ostreopsis cf. ovata est un dinoflagellé cosmopolite toxique qui produit des blooms saisonniers dont la fréquence et la distribution ont augmenté à travers le globe. Cependant, la manière dont cet organisme se divise et comment sont contrôlés ses cycles cellulaires reste inconnue. Le but de mon travail de thèse a été de caractériser au niveau cellulaire et moléculaire le cycle cellulaire mitotique qui est à la base de la prolifération de O. cf. ovata. La morphologie des cellules collectées pendant les différentes phases du bloom permet d’identifier les différentes phases du cycle cellulaire de O. cf. ovata. En utilisant cette classification, j’ai montré que pendant le bloom O. cf. ovata se divise exclusivement la nuit. En utilisant l'immunofluorescence, j'ai ensuite caractérisé les changements d'organisation cytosquelettique associés au cycle cellulaire d’O. cf. ovata. Pour caractériser le cycle cellulaire de O. cf. ovata au niveau moléculaire, J’ai utilisé le transcriptome de référence que j’ai généré à partir de culture cellulaire pour chercher les homologues des protéines connues pour être impliquées dans le cycle mitotique. Une analyse d'expression différentielle utilisant des ensembles de données méta-trascriptomiques correspondant à des échantillons enrichis en cellules interphase, cellules pré-divisant et divisant, que j'ai générées pendant le bloom 2019, a montré un contrôle transcriptionnel actif pendant la division cellulaire. J’ai intégré l’ensemble de ces résultats dans un schéma global récapitulant les étapes du cycle cellulaire d’O. cf. ovata dans lequel l’activité des cyclines et des CDKs dicte la transition entre l’interphase et la mitose.

Ostreopsis cf. ovata is a cosmopolitan toxic dinoflagellate that produces seasonal blooms. It is currently unknown how this organism divides or how its cell cycle is controlled. The aim of this thesis was to provide a cellular and molecular characterization of the mitotic cell cycle, which underlies cell proliferation during vegetative growth, for the dinoflagellate O. cf. ovata. Morphological classification of cells collected at different phases of the bloom, allowed to identify different phases of the O. cf. ovata vegetative cycle, including cells undergoing division. Using this classification, I showed that during blooming, O. cf. ovata divides exclusively at night. Using immuno-fluorescence and confocal microscopy, I then characterized the major changes in cytoskeletal organization associated with the O. cf. ovata cell cycle. To characterize O. cf. ovata cell cycle at the molecular level, I searched for O. cf. ovata homologues of conserved cell cycle regulators identified in model organisms, using a de novo transcriptome that I generated from cultured cells. This analysis revealed the presence of major components of the O. cf. ovata cell cycle. A differential expression analysis using meta-trascriptomic datasets corresponding to bloom samples enriched in interphase cells, pre-dividing cells and dividing, which I generated during the 2019 bloom, showed an active transcriptional control during cell division. By integrating the results obtained from the transcriptomic analysis with the cytological characterization I propose a first model of O. cf. ovata cell cycle, in which cyclins and CDK activities dictate the transition from interphase to mitosis.