Cellular and molecular mechanisms underlying posterior regeneration in the annelid Platynereis dumerilii

Mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant la régénération chez l'annélide Platynereis dumerilii La régénération, définie comme la capacité à reformer une partie du corps perdue suite à une blessure ou une amputation, est répandue chez les animaux mais son ampleur varie : de quelques rares types cellulaires à la reformation de structures complexes voire du corps entier. Bien qu'ayant été étudiée pendant des décennies, la régénération reste un processus énigmatique qui n'a été profondément examinée que chez quelques espèces qui ne représentent pas toute la diversité des animaux capables de régénérer. Ainsi, de nouveaux modèles sont nécessaires afin de mieux comprendre comment la régénération fonctionne et comment elle a évolué chez les animaux. Les annélides, ou vers segmentés, ont de très fortes capacités régénératives mais des données précises sur les mécanismes sous-tendant leur régénération sont limités. Afin de compléter ce manque de connaissances, mon équipe entend faire de l'annélide marin Platynereis dumerilii un modèle majeur de régénération. En effet, suite à une amputation, ce ver reforme de manière stéréotypique via la formation d'une masse de cellules indifférenciées appelée un blastème, la partie postérieure complexe de son corps qui inclue les cellules souches de la zone de croissance impliquée dans la croissance continue de l'animal. L'objectif global de ma thèse a été de décrypter les mécanismes cellulaires et moléculaires à l'oeuvre lors de la régénération postérieure chez Platynereis.Plus précisément, mon travail a consisté à retracer l'origine des cellules du blastème ainsi que leur devenir lors de la régénération. Pour cela, j'ai développé des outils pour suivre les cellules proliférantes et celles de l'épithélium intestinal tout au long de la régénération. J'ai déterminé que les cellules souches de la zone de croissance régénérée sont d'origine locale et que différentes trajectoires cellulaires sont impliquées dans la formation du blastème. Ces trajectoires reposent sur différents niveaux de prolifération, de différentiation et de plasticité des cellules des tissus le long de l'axe antéro-postérieur. J'ai notamment montré que les progéniteurs intestinaux postérieurs sont beaucoup plus plastiques que ceux localisés plus antérieurement. Outre ces données sur les mécanismes cellulaires, j'ai contribué à la production d'un transcriptome de Platynereis incorporant des échantillons de blastèmes ainsi que de parties postérieures intactes. Ce transcriptome a été utilisé dans le cadre de l'analyse de données de RNA-seq produites à différents points de temps lors de la régénération afin de décrire les dynamiques transcriptionnelles à l'oeuvre lors de ce processus. J'ai contribué à la validation de gènes différentiellement exprimés obtenus lors de l'analyse dont beaucoup codent pour des protéines se liant à l'ARN ou associés au système nerveux. En plus de contribuer à la caractérisation du paysage transcriptomique de la régénération postérieure, j'ai exploré les mécanismes moléculaires impliqués lors du processus en me concentrant sur le rôle de la voie de signalisation Notch. J'ai déterminé que beaucoup de gènes liés à la voie Notch sont dynamiquement exprimés, ce qui suggère que la voie est en effet activée lors de la régénération. Des données fonctionnelles obtenues avec des drogues pharmacologiques ont montré que l'inhibition de la voie Notch affecte la régénération en entraînant la formation d'un pygidium hypertrophié et une modification de l'identité des cellules du blastème vers un devenir neuronal. J'ai réalisé des expériences de RNA-seq sur des animaux traités et contrôles qui ont montré que l'inhibition de Notch entrainait la suractivation de gènes impliqués dans la neurogenèse ainsi que des gènes liés à d'autres voies de signalisation comme la voie MAPK. Cela suggère un lien potentiel entre les voies Notch et MAPK et offre de premiers éléments quant au réseau de régulation génique à l'oeuvre lors de la régénération.