Développement et évolution des muscles striés de la méduse Pelagia noctiluca

Development and evolution of Pelagia noctiluca jellyfish striated muscles

• Auteur / Autrice : Bastien Salmon
• Direction : Lucas Leclere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et développement
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 28/03/2025
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie intégrative des organismes marins
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Régénération, développement et évolution des cnidaires
• Jury : Président / Présidente : Julie Batut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucas Leclere, Aissam Ikmi, Krzysztof Jagla, Clare Hudson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aissam Ikmi, Krzysztof Jagla

Mots clés

Mots clés libres

Muscle strié

Développement

Méduse

Sarcomère

Myofibrillgenèse

Striated muscle

Development

Jellyfish

Sarcomere

Myofibrillogenesis

Résumé

Les muscles sont des tissus contractiles que l'on trouve chez presque tous les animaux. Ils permettent un large éventail de mouvements et de comportements. Selon l'organisation de leurs myofibres, les muscles sont classés en lisses ou striés. Seuls les muscles striés permettent des contractions rapides et rythmées nécessaires à des comportements complexes. Les fibres musculaires striées sont organisées en unités répétées appelées sarcomères qui sont des structures moléculaires pseudo-cristallines composées d'un grand nombre de protéines. Les protéines constituant les sarcomères sont conservées parmi les organismes modèles les plus étudiés, tels que la drosophile, C. elegans et la souris, suggérant une origine évolutive profonde du sarcomère. L'origine de ce complexe macromoléculaire est cependant inconnue. En tant que groupe frère des animaux bilatériens, les cnidaires (auquel appartiennent les méduses) occupent une position clé pour répondre à cette question. Chez les méduses, les contractions rythmiques de l'ombrelle, qui propulsent l'animal dans l'eau, sont générées par des muscles striés. Les études d'ultrastructure montrent des similitudes morphologiques frappantes entre les méduses et les muscles striés bilatériens, mais le consensus actuel dans la littérature est que ces muscles striés ont évolués indépendamment. Cette hypothèse repose principalement sur l'absence de protéines musculaires striées clés chez les cnidaires (ex. Troponine et Titine), ainsi que sur la large expression des protéines sarcomériques classiques à la fois dans les cellules musculaires et les cellules non musculaires des méduses (Steinmetz et al. Nature 2012 ). Il n'existe cependant aucune donnée permettant de savoir si les homologues des protéines sarcomériques bilatériennes - trouvées dans les génomes des méduses - jouent un rôle dans la construction des sarcomères chez les méduses, ou si les méduses utilisent un ensemble différent de protéines. Pour répondre à ces questions, nous devons analyser comment les muscles striés des méduses se développent et quelles sont les protéines qui construisent les sarcomères des méduses. Ces questions n'ont pas été abordées auparavant en raison du manque d'espèces modèles appropriées. Mon projet de recherche a pour objectif de déterminer les acteurs de la machinerie moléculaire du sarcomère de la méduse Pelagia noctiluca, ainsi que leur fonction et les mécanismes de développement associés.

Muscles are contractile tissues found in almost all animals. They allow for a wide array of movements and behaviors. Depending on the organization of their myofibers, muscles are classified into either smooth or striated. Only striated muscles allow for fast and rhythmic contractions necessary for complex behaviors. Striated muscle fibers are organized into repeated units called sarcomeres that are pseudo‐crystalline molecular structures composed of a large number of proteins. The core sarcomeric proteins are conserved among the most studied model organisms, such as Drosophila, C. elegans and mouse, suggesting a deep evolutionary origin of the sarcomere. How this macromolecular complex originated is, however, unknown. As the sister group to the bilaterian animals, cnidarians (to which jellyfish belong) hold a key position for answering this question. In jellyfish, the rhythmic contractions of the bell, which propel the animal through the water, are generated by striated muscles. Ultrastructure studies show striking morphological similarities between the jellyfish and bilaterian striated muscles, but the current consensus in the literature is that these striated muscles have evolved independently. This hypothesis rests mainly on the absence of key striated muscle proteins in cnidarians (e.g. Troponin and Titin), as well as on the broad expression of classical sarcomeric proteins in both muscle cells and non-muscle cells in jellyfish (Steinmetz et al. Nature 2012). There is however no data on whether the homologs of bilaterian sarcomeric proteins - found in jellyfish genomes - play any role in the construction of sarcomeres in jellyfish, or jellyfish employ a different set of proteins. To address these questions we need to analyze how jellyfish striated muscles develop and which proteins build the jellyfish sarcomeres. These issues have not been addressed previously due to the lack of appropriate model species. My PhD project aims to determine the members of the sarcomeric molecular machinery of the jellyfish Pelagia noctiluca, as well as their function and the associated developmental mechanisms.