Strange Stuff And Funky Things

Dans la série des chantiers perpétuels comme ma série sur mes vacances en Australie, j’avais commencé à décrire mes impressions et observations du meeting Euro Evo Devo qui s’est tenu à Vienne cet été… puis laissé la série à l’abandon après avoir décrit quelques posters. Heureusement pour moi, voici l’occasion de combler un peu le vide en vous proposant les vidéos, fraichement publiées, des principales présentations du Meeting. Il y a notamment la présentation de Jean-Jacques Hublin, Becoming Fully Human (devenir complètement humain) que j’avais partiellement décrite à l’aide d’un storify, mais dont voici l’intégralité:

Et voici maintenant les autres Keynote du colloque (des présentations particulièrement importantes et réunissant l’intégralité des participants). Tout d’abord, la surprenante présentation de Veronica Grieneisen abordant la question des modèles permettant de représenter l’établissement de polarité tissulaire chez les plantes et les animaux. En gros, elle se demande comment les changements de forme des cellules peuvent être organisés au cours du développement des organismes pour permettre l’émergence d’une forme générale d’un organe. Pour réaliser ce genre d’études, il faut essentiellement se fier à des modélisations sur ordinateur en paramétrant les formes changeantes des cellules, leurs divisions, les substances qu’elle sécrètent et les contraintes mécaniques auxquelles elles sont sujettes. Voici l’abstract de sa présentation suivie de sa vidéo:

Abstract:

In this talk I wish to compare and contrast cell and tissue polarity between very diverse organisms, with the core focus on how conserved elements on the cellular level — together with different evolutionary constraints on the level of multicellularity — can provide a unifying framework and novel view on planar cell polarity in animals, while also consolidating divergent models (“up-the-gradient” and “with-theflux”) of hormone-patterning mechanisms in plants. This framework allows us to understand how major developmental processes in plant development can be modulated and controlled through basic mechanism of cell polarity. Computational approaches combined with molecular studies and in vivo microscopy were necessary to reveal how polarity is coordinated and linked on three different levels: on the scale of the tissue, the cellular and subcellular tissue level. At the single cell level, a spatially uniform activation and patterning of GTPases can cause polarity to emerge spontaneously, independently of spatial pre-patterns or localized polarizing signals. We argue that plants and animals have inherited this same “unicellular mode” of establishing cell polarity, and that multicellular coordination has thereafter diverged using this underlying mechanism as a building block: Being capable of intracellular partitioning, neighboring plant cells that are separated by cell wall then coordinate their polarities through indirect cell-cell coupling. This is resultant from changes in concentration level of a phytohormone, auxin, along cells. In the specific case of pavement cells of leaves (jigsaw-shaped cells with interlocking lobes and indentations), this phenomenon comes about as interdigitation, and requires the opposite response of identical neighboring cells to the same local auxin signal in the cell wall, between the cells. Our theoretical work identifies key requirements for such indirect cell-cell signaling that that gives rise to correct interdigitation. These requirements, based on known molecular interactions, can then be extrapolated to other multi-cellular tissues to understand the interdependency between cell and tissue polarity. Extrapolating these findings we further show how animal cells, capable of direct cell-cell coupling, can establish, through similar principles, robust tissue coordination.

La troisième keynote fut présentée par Ulrich Technau (le boss actuel de Vran) qui travaille sur une anémone marine appelée Nematostella vectensis (d’où le dessin de Vran). Les anémones de mer appartiennent au groupe des cnidaires, le groupe frère (très probablement) du groupe auquel nous, humains, appartenons: les bilatériens. Paradoxalement, étudier cette anémone est un très bon moyen de découvrir ce qui s’est passé au cours de l’évolution des bilatériens et notamment comment certaines caractéristiques des bilatériens ont été acquises au cours de leur évolution en comparant avec la situation observée chez les cnidaires. En effet, même si les cnidaires n’ont pas de mésoderme, de système nerveux central et de symétrie bilatérale, leur génome contient parfois des gènes qui sont impliqués dans la mise en place de ces organes chez les bilatériens et qui sont employés de manière intéressante chez les cnidaires. Je le laisse s’expliquer:

Abstract:
Cnidaria, the sister phylum of Bilateria, lacks a number of key bilaterian traits, such as mesoderm, a central nervous system and a clear bilaterality, yet the underlying genetic basis for these crucial differences is unknown. Genome sequencing projects have revealed that the anthozoan Nematostella vectensis displays a stunning ancestral complexity in gene repertoire, gene structure and genome organisation. Therefore, differences in the cis-transcriptional or post-transcriptional regulation as well as protein interactions may account for differences in functions of conserved genes. To this end, we mapped cis-regulatory elements (promoters and enhancers) on a genome-wide level using a combination of histone modifications and binding of Pol II and of transcriptional cofactor p300. We also analysed the repertoire and the mode of action of miRNAs in posttranscriptional regulation. Lastly, I will report that complex signaling networks with conserved components and non-conserved modulators have possibly evolved independently in Cnidaria and Bilateria to pattern a secondary body axis.

Et pour en finir avec les keynotes, celle de Stuart Newman. Alors il faut que j’avoue: j’ai séché cette keynote (bouh!) et du coup je suis bien content de pouvoir la découvrir au final en vidéo. Ses questions fondamentales concernent l’émergence du développement. Le développement est l’ensemble des étapes du cycle de vie d’un organisme multicellulaire, le plus souvent de la génération d’une cellule œuf par fécondation jusqu’à la production de gamètes destinés à une nouvelle fécondation. Stuart Newman cherche à comprendre quelles étaient les modalités de développement des premiers animaux et comment ces règles permettent de comprendre les contraintes de développement des espèces actuelles.

Abstract:

The metazoans, or multicellular animals, arose in several relatively rapid episodes, beginning in the Ediacaran period roughly 600 million years ago. The earliest stages involved the repurposing of the products of ancient genes of unicellular opisthonkts, organisms ancestral to both present-day fungi and animals. Some preexisting cell surface molecules (e.g., cadherins), owing to environmental change or mutation, came to mediate homophilic adhesive forces, producing multicellular aggregates. In the new multicellular context, other preexisting molecules (BMP, Hedgehog, Wnt, Notch, chitin, collagen, etc.) mobilized additional “generic” (i.e., common to living and nonliving systems) mesoscale physical effects (diffusion, lateral inhibition, differential adhesion of polarized subunits). The stereotypical morphological motifs (multilayers, lumens, segments, appendages) generated by these “physico-genetic” processes provided developmental templates for the body plans and organ forms of all the subsequent animal phyla. The rise of the true metazoans, however, required the transformation of cell aggregates that were developmentally competent but genetically heterogeneous into genetic individuals. This occurred with the emergence of specialized, enlarged or matrix-secreting cells, proto-eggs, which were capable of generating multicellular clusters by cleavage or confinement, rather than aggregation, ensuring that the clusters were isogenomic and the organisms that developed from them evolutionarily more stable. The presence of an egg stage of development also enabled specification of the initial and boundary conditions of the physical effects mobilized during the multicellular “morphogenetic stage” (blastula, inner cell mass) of development, which made generation of phylotypic body plans increasingly reliable. Further evolution for robustness and reliability of development of organisms with established morphological phenotypes led to the emergence of “non-generic” physical regulatory mechanisms which, though preserving the generically originated forms, are unlike phenomena seen in nonliving matter. The perspective outlined provides plausible answers to several long-standing questions in evolutionary developmental biology:
(i) Why did certain morphological motifs appear recurrently and independently over the course of animal evolution?
(ii) Why are analogous structures often generated using the products of homologous genes?
(iii) Why did morphological diversification of the animals occur in bursts, with little change in key genes of the developmental toolkit?
(iv) Why are eggs of animals of different classes and genera within a given phylum often radically different in their morphologies and internal patterning processes?
(v) Why do phylogenetically close and even morphologically indistinguishable species sometimes utilize widely divergent molecular and cellular pathways of development?

 

Autre évènement marquant du colloque immortalisé en vidéo, la remise de prix des plus beaux posters. Bon bien entendu, mon pronostic essentiellement basé sur le côté strange et funky des titres ou du sujet ne m’a pas permis de prédire qui allait gagner…

Sur le podium, trois vainqueurs ex-aequo: Laurel Hiebert qui évoque le développement WTF de vers (Micrura alaskensis) appartenant au groupe des némertes, chez qui une métamorphose a lieu, générant un adulte DANS la larve et qui va donc dévorer ses propres tissus pour ‘éclore’… Comment j’ai pu rater ce poster…

Ne loupez pas cette vidéo de la métamorphose de ce ver chelou:

Le second, Antonin Crumière, traite d’un sujet ultra funky que je me réserve pour un futur billet. Petit spoiler donc: son équipe a testé comment la longueur des pattes de punaises d’eau affecte leur locomotion en réalisant des mutants de ces insectes avec une technique d’interférence par ARN. J’en dis pas plus, mais c’est top cool!

Et pour finir, Claire Bushell a été récompensée pour son poster traitant des feuilles modifiées de la plante carnivore Utricularia gibba. Cette plante carnivore utilise en effet certaines feuilles aquatiques en forme d’outres pour aspirer des proies et le développement de ces feuilles hautement modifiées est encore un mystère. Une équipe de Grenoble travaille également sur cette plante et a publié cette vidéo amusante introduisant le sujet:

Dernière vidéo publiée par les organisateurs de l’Euro Evo Devo: celle de la remise de la médaille Kowalevsky honorant des chercheurs ayant contribués de manière remarquable à l’avancement des connaissances dans le domaine de l’Evo Devo. Cette année, elle fut descernée à Denis Duboule qui a largement contribué à la compréhension de l’évolution des membres des tétrapodes et en particulier des mammifères.

Et du coup, je me réserve un billet pour vous parler de récentes découvertes réalisées par l’équipe du médaillé. Vu que ça va prendre du temps, vous avez plein de vidéos à découvrir ici pour patienter. Enjoy!