Wnt and TGF-β Expression in the Sponge Amphimedon queenslandica

and the Origin of Metazoan Embryonic Patterning

D’après Adamska et al., 2007

UE 106 : Diversité des Organismes Marins TAPIA Nicolas Le 21/11/2008

Amphimedon queenslandica

INTRODUCTION : Notre ancêtre, « Urmetazoa »…

Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens

Métazoaires

Eumétazoaires

Le «  Urmetazoa », dernier ancêtrecommun des organismes multicellulaires

Mais à quoi ressemblait-il?

Considéré comme un organisme extrêmement simple :

Dépourvu d’axe de symétrie Absence de tissu et de couche cellulaire

Pour répondre à cette question, il faut identifier les caractères embryologiques communs des différents cladeséloignés qui en seront dérivés :

Bilatériens Cnidaires Cténaires Spongaires

Principe de parcimonie : 1 seule apparition chez l’ancêtre commun

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

Fondamentaux pour de nombreux processus développementaux !Sans doute en rapport avec l’apparition de la multicellularité…

Le gène TGF- β : Induit la différentiation de certaines lignées cellulaires Donnera l’axe dorso-ventral chez les bilatériens

Notre modèle d’étude : Amphimedon queenslandica

Métazoaires

Spongiaires

Desmosponges

Amphimedon queenslandicaPourquoi 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

AP PP

RESULTATS :-Embryogénèse -

Segmentation Blastula Gastrula

Echelle :100 μm

Uniformisation & symétrie

Macromères

Irrégularité

Asymétrie A-P

EpaississementMigration des cellulespigmentaires

Tache pigmentaire

-Embryogénèse -RESULTATS :

Face postérieur Larve

Echelle :100 μm

Formation d’un étroit anneau pigmentaire au pôle postérieur Conservé chez la larve

- 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

- Expression des gènes Wnt & TGF-β -RESULTATS :

Utilisation des techniques d’hybridation in situ…

Wnt :

Segmentation early Blastula Gastrula Anneau Larve

Expression de Wntau niveau desmicromères

Expression asymétrique, partie interne

Continue des’exprimer

chez la larve

Expression au pole postérieur, partie externe et de manière simultanée avec la formation

de l’anneau pigmentaire

- Expression des gènes Wnt & TGF-β -RESULTATS :

TGF- β :

Expression au niveau des micromères

Segmentation Gastrula la tacheAP

PP PP

Expressionaux pôlesantérieur etpostérieur, partie externe

Formation de

Arrêt d’expression au pôle postérieur,forte expression au pôle antérieur

Arrêt d’expression au niveau de l’anneau…

… puis diminutionprogressivejusqu’à arrêtchez la larve

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 ?

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

Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens

Métazoaires

Eumétazoaires

Ancêtre Commun des métazoaires

Ancêtre Commun des eumétazoaires

CONSEQUENCES SUR L’ARBRE DES METAZOAIRES :

Wnt & TGF-βà l’origine d’unaxe de symétrie

Wnt & TGF-βà l’origine de deuxaxes de symétrie

Wnt

TGF-β

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)

Merci pour votre attention !

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 PhysiologyVolume 129, Issues 2-3, June 2001, Pages 433-460