Interaction gnes - environnement dans le dveloppement et l'volution

Comprendre comment les variations de lenvironnement et les interactions gnotype-environnement contribuent la variation phnotypique est un dfi essentiel de la biologie moderne. Si limportance de la plasticit phnotypique et des interactions Gnotype x Environnement (GxE) est largement reconnue, on comprend toujours mal comment ces interactions faonnent les processus dveloppementaux et impactent sur lvolution. Pour aborder cette problmatique, nous utilisons le modle du nmatode Caenorhabditis elegans et dautres espces proches, en nous intressant plus particulirement au dveloppement de la ligne germinale et de la vulve de cet organisme, de faon tudier les effets des variations de lenvironnement sur la reproduction. Notre objectif principal est dtablir des relations de causalit entre des normes de raction aux niveaux molculaire, cellulaire et dveloppemental dune part et des normes de ractions portant sur diffrents traits phnotypiques dautre part, et plus particulirement ceux caractrisant lhistoire de vie de C. elegans: temps de dveloppement, reproduction, longvit

 

Projets en cours

Sensibilit lenvironnement et volution de la ligne germinale des Caenorhabditis

Comment un organisme ajuste-t-il son activit reproductrice et les processus dveloppementaux qui en dcoulent aux variations de son environnement ?

Comment voluent ces rponses lenvironnement, dans un contexte o les diffrentes populations et espces se sont adaptes des niches cologiques contrastes ?

Nous abordons ces questions en analysant les mcanismes molculaires et cellulaires mis en jeu lors de la rponse de la ligne germinale aux variations environnementales, ainsi que les processus dvolution de cette rponse. Lobjectif principal de ce projet est danalyser de manire quantitative et intgre la plasticit de la ligne germinale et son volution intra- et inter-espces, en caractrisant la prolifration des cellules germinales, la diffrenciation des gamtes et leur maturation, autant de traits qui dfinissent lactivit reproductrice dun organisme.

Il sagit donc plus prcisment de (1) quantifier la plasticit et les interactions gnotype-environnement caractrisant des phnotypes molculaires et dhistoire de vie , chez diffrentes espces et isolats de Caenorhabditis placs dans des environnements exprimentaux varis ; (2) dfinir les mcanismes responsables de la plasticit phnotypique en rponse des variations environnementales cologiquement pertinentes ; (3) identifier les changements de larchitecture gntique molculaire et du dveloppement impliqus dans les interactions Gnotype x Environnement, en suivant des approches de cartographie QTL et danalyses gntiques classiques dans diffrentes espces et diffrents gnotypes ; (4) suivre les processus dvolution de la plasticit en environnements variables par des expriences dvolution en laboratoire ; (5) rechercher des corrlations entre interactions Gnotype x Environnement et plasticit, par ltude de populations naturelles de Caenorhabditis et de leur contexte cologique.

 

Prcision et sensibilit environnementale du rseau de signalisation de la vulve chez C. elegans

Le dveloppement dun organisme peut demeurer insensible aux variations de son environnement, permettant un processus dveloppemental donn de produire un phnotype invariant quel que soit le contexte environnemental. Cette robustesse est une proprit fondamentale des organismes, ncessaire au maintien dun phnotype stable dans des conditions cologiques qui peuvent tre trs variables. Notre quipe tudie la prcision et la sensibilit lenvironnement du dveloppement de la vulve chez C. elegans, qui fait intervenir les voies de signalisation Ras, Notch et Wnt. Si ce processus dveloppemental apparat comme trs robuste dans diffrentes conditions environnementales, nous avons mis en vidence la trs grande sensibilit lenvironnement des voies de signalisation elles-mmes. Ainsi, des signaux environnementaux spcifiques rorganisent larchitecture et la dynamique des rseaux rgulant le dveloppement de la vulve, de faon conserver la robustesse du phnotype final. Nous tudions actuellement les mcanismes dintgration de ces signaux environnementaux par les voies sensorielles et mtaboliques.

Ces expriences visent mieux comprendre les interactions qui peuvent exister entre lenvironnement et des cascades de signalisation majeures et impliques dans des contextes physiologiques (ex : dveloppement) ou pathologiques chez de nombreux organismes.

Braendle C, Baer C & Flix MA 2010 Bias and evolution of the mutationally accessible phenotypic space in a developmental system. PLoS Genetics, e1000877.
Braendle C & Flix MA 2009 The other side of phenotypic plasticity: a developmental system that generates an invariant phenotype despite environmental variation. Journal of Biosciences, 34: 543-551.
Braendle C & Flix MA 2008 Plasticity and errors of a robust developmental system in different environments. Developmental Cell, 15: 714-724.
Braendle C, Milloz J & Flix MA 2008 Mechanisms and evolution of environmental responses in Caenorhabditis elegans. Current Topics in Developmental Biology 80: 171-207.

 

Variations gntiques naturelles, diversit et cologie des nmatodes Caenorhabditis

Si C. elegans et dautres espces de Caenorhabditis sont de plus en plus utilises dans des tudes dont la thmatique est lvolution, il nexiste que peu dinformations sur lcologie et la structure gntique des populations naturelles. Nous contribuons leffort de collecte dchantillons naturels qui replacera le modle C. elegans dans un contexte cologique volutif mieux dfini. Nos chantillonnages rcents dans la fort tropicale Amazonienne de Guyane Franaise ont ainsi rvl une diversit remarquable des espces et une grande densit de populations, et ont permis de caractriser la diversit gntique diffrentes chelles spatiales. Nous continuons cet chantillonnage des populations naturelles et leur analyse gnomique, de faon comprendre comment les paramtres cologiques et le mode de reproduction des diffrentes espces sont lis la diversit gntique intra et inter-espces.

Flix MA, Jovelin R, Ferrari C, Han S, Cho YR, Andersen EC, Cutter AD & Braendle C 2013 Species richness, distribution and genetic diversity of Caenorhabditis nematodes in a remote tropical rainforest. BMC Evolutionary Biology, 13:10.
Kiontke K, Flix MA, Ailion M, Rockman MV, Braendle C, Penigault JB & Fitch DHA 2011 A phylogeny and molecular barcodes for Caenorhabditis, with numerous new species from rotting fruits. BMC Evolutionary Biology, 11: 339
Flix MA & Braendle C 2010 The natural history of Caenorhabditis elegans. Current Biology, 20: R965-R969.

 

Dernires publications

Caenorhabditis elegans responses to bacteria from its natural habitats. - 2016 - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - 113 PE3941-9 - Samuel BS, Rowedder H, Braendle C, Flix MA, and Ruvkun,G

Convergent evolution of sperm gigantism and the developmental origins of sperm size variability in Caenorhabditis nematodes. - 2016 - Evolution; international journal of organic evolution - 70 P2485-2503 - Vielle A, Callemeyn-Torre N, Gimond C, Poullet N, Gray JC, Cutter AD, and Braendle,C

Complex heterochrony underlies the evolution of Caenorhabditis elegans hermaphrodite sex allocation. - 2016 - Evolution; international journal of organic evolution - 70 P2357-2369 - Poullet N, Vielle A, Gimond C, Carvalho S, Teotnio H, and Braendle,C

The Genetic Basis of Natural Variation in Caenorhabditis elegans Telomere Length. - 2016 - Genetics - 204 P371-83 - Cook DE, Zdraljevic S, Tanny RE, Seo B, Riccardi DD, Noble LM, Rockman MV, Alkema MJ, Braendle C, Kammenga JE, Wang J, Kruglyak L, Flix MA, Lee J, and Andersen,EC

Anchor cell signaling and vulval precursor cell positioning establish a reproducible spatial context during C. elegans vulval induction. - 2016 - Developmental biology - 416 P123-35 - Grimbert S, Tietze K, Barkoulas M, Sternberg PW, Flix MA, and Braendle,C

Cryptic genetic variation uncovers evolution of environmentally sensitive parameters in Caenorhabditis vulval development. - 2014 - Evolution & development - 16 P278-91 - Grimbert S, and Braendle,C

Outbreeding depression with low genetic variation in selfing Caenorhabditis nematodes. - 2013 - Evolution; international journal of organic evolution - 67 P3087-101 - Gimond C, Jovelin R, Han S, Ferrari C, Cutter AD, and Braendle,C

Species richness, distribution and genetic diversity of Caenorhabditis nematodes in a remote tropical rainforest. - 2013 - BMC evolutionary biology - 13 P10 - Flix MA, Jovelin R, Ferrari C, Han S, Cho YR, Andersen EC, Cutter AD, and Braendle,C

The natural history of Caenorhabditis elegans. - 2010 - Current biology : CB - 20 PR965-9 - Flix MA, and Braendle,C

Evolutionarily divergent thermal sensitivity of germline development and fertility in hermaphroditic Caenorhabditis nematodes. - Evolution & development - 17 P380-97 - Poullet N, Vielle A, Gimond C, Ferrari C, and Braendle,C

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2010 Schlumberger Prize

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