Wnt and TGF-β Expression in the Sponge Amphimedon queenslandica

1. Wnt and TGF-β Expression in the Sponge Amphimedon queenslandica and the Origin of Metazoan Embryonic Patterning D’après Adamska et al., 2007 Amphimedon queenslandica UE 106 : Diversité des Organismes Marins TAPIA Nicolas Le 21/11/2008

2. Mais à quoi ressemblait-il? INTRODUCTION : Notre ancêtre, « Urmetazoa »… Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens Eumétazoaires Métazoaires Le «  Urmetazoa », dernier ancêtre commun des organismes multicellulaires

3. Pour répondre à cette question, il faut identifier les caractères embryologiques communs des différents clades éloignés qui en seront dérivés :  Bilatériens  Cnidaires  Cténaires  Spongaires  Principe de parcimonie : 1 seule apparition chez l’ancêtre commun • Considéré comme un organisme extrêmement simple : • Dépourvu d’axe de symétrie • Absence de tissu et de couche cellulaire

4. Les gènes Wnt & TGF-β : à l’origine des interactions cellulaires lors de l’embryogénèse… • Le gène Wnt : • Permet une différentiation axiale de l’embryon • Fourni des peptides signaux permettant les interactions cellulaires • Le gène TGF- β : • Induit la différentiation de certaines lignées cellulaires • Donnera l’axe dorso-ventral chez les bilatériens Fondamentaux pour de nombreux processus développementaux ! Sans doute en rapport avec l’apparition de la multicellularité…

5. Métazoaires AP PP Spongiaires Desmosponges Notre modèle d’étude :Amphimedon queenslandica Amphimedon queenslandica • Pourquoi étudier cette éponge? • Appartient au groupe basal des Métazoaires • Génome récemment séquencé • Adultes d’apparence asymétrique, au corps amorphe… … mais la larve présente un axe A-P évident !  Développement dans des chambres d’incubation

6. Embryogénèse - Migration des cellules pigmentaires Macromères Epaississement  Irrégularité  Tache pigmentaire 100 μm Echelle :  Asymétrie A-P RESULTATS : SegmentationBlastulaGastrula • Uniformisation & symétrie

7. Embryogénèse - 100 μm Echelle : RESULTATS : Face postérieurLarve • Formation d’un étroit anneau pigmentaire au pôle postérieur • Conservé chez la larve

8. - Détection de Wnt & TGF-β - RESULTATS : Utilisation des techniques d’EST, genome trace searches & RACE cloning… • La protéine Wnt déduite est caractérisée par : • Peptide signal : permet un adressage cellulaire • 24 cystéines caractéristiques • Le TGF-β : Transforming Growth Factor • Proche de la sous-famille des GDNF • 6 des 7 cystéines caractéristiques du domaine signal

9. - Expression des gènes Wnt & TGF-β - Expression au pole postérieur, partie externe et de manière simultanée avec la formation de l’anneau pigmentaire Expression de Wnt au niveau des micromères Continue de s’exprimer chez la larve Expression asymétrique, partie interne RESULTATS : Utilisation des techniques d’hybridation in situ…  Wnt : Segmentationearly BlastulaGastrulaAnneauLarve

10. - Expression des gènes Wnt & TGF-β - Arrêt d’expression au niveau de l’anneau… Expression au niveau des micromères … puis diminution progressive jusqu’à arrêt chez la larve Expression aux pôles antérieur et postérieur, partie externe Arrêt d’expression au pôle postérieur, forte expression au pôle antérieur RESULTATS :  TGF- β : PP PP Formation de SegmentationGastrulala tache AP

11. DISCUSSION & CONCLUSION : • Gènes Wnt & TGF-β clairement identifiés : • Origine précoce de ces 2 gènes • Suivi de l’expression de ces 2 gènes lors de l’embryogénèse de Amphimedon queenslandica • Expression apparaît rapidement lors du développement • Expression de Wnt au pôle postérieur constitue la première asymétrie morphologique visible • La migration des cellules pigmentaires + sclérocytes nécessite la présence de différents signaux cellulaires  Wnt ou/et TGF-β à l’origine de cet axe de polarité ?

12. Retour sur le « Urmetazoa » • Embryologie de la sponge contrôlée par des mécanismes de signalement fortement similaires à ceux retrouvés chez les Cnidaires et Bilatériens • Action complémentaire des gènes Wnt & TGF-β présente chez le dernier Ancêtre Commun des métazoaires actuels • Capacité de cet Ancêtre Commun à former des plans d’organisation complexes à partir des même composants moléculaires que les animaux actuels

13. CONSEQUENCES SUR L’ARBRE DES METAZOAIRES : Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens Eumétazoaires Ancêtre Commun des eumétazoaires Métazoaires Ancêtre Commun des métazoaires Wnt & TGF-β à l’origine d’un axe de symétrie Wnt & TGF-β à l’origine de deux axes de symétrie Wnt TGF-β

14. DISCUSSION SUR L’ARTICLE : Ne fait pas référence au Cténaires : présence & expression des gènes Wnt et TGF-β confirmant cette hypothèse sur l’Ancêtre commun?  Axe oral-aboral mis en place chez les cténaires (équivalent antéropostérieur chez les triploblastiques) d’après Gary Freeman (1977) • Le « Urmetazoa » dans la littérature : •  Mise en évidence de la présence de signaux de transduction intracellulaires chez l’Ancêtre commun des métazoaires, d’après Werner E. G. Müller (2001)

15. Mercipourvotreattention!

16. BIBLIOGRAPHIE : Gary Freeman (1977), The establishment of the oral-aboral axis in the ctenophore embryo. J Embryol Exp Morphol 42, 237-260 Werner E. G. Müller(2001), Review: How was metazoan threshold crossed? The hypothetical Urmetazoa. Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular & Integrative Physiology Volume 129, Issues 2-3, June 2001, Pages 433-460