Morphogenèse des algues brunes

notre question principale

Quelles sont les différentes stratégies des organismes vivants sur terre pour développer des formes spécifiques, diverses et variées au cours de leur croissance ?

nos modÈles biologiques

Nous étudions les mécanismes qui contrôlent la formation des formes chez les algues brunes.

Les algues brunes présentent une grande variété de formes.

Elles ont évolué indépendamment des animaux et des plantes et constituent donc un réservoir d'organismes candidats pouvant révéler des stratégies alternatives de croissance et de développement.

Nous étudions le développement de plusieurs espèces d'algues brunes, qui présentent toutes des formes de thalles différentes :

• Filament: Ectocarpus 
• Feuillet à monocouche cellulaire: Saccharina
• Axe polystique: Sphacelaria
• Thalle parenchymateux de Fucus: oeufs (éclosion de l'oogonium)       et thalle adulte

notre approche scientifique

Les algues brunes étant constituées de cellules, la forme du thalle des algues brunes dépend de la façon dont les cellules sont disposées dans l'espace à l'intérieur de celles-ci.

Les cellules entourées d'une paroi cellulaire (comme dans les plantes, les algues et les champignons) ne peuvent pas bouger. Par conséquent, la croissance et la division cellulaire déterminent la façon dont les cellules sont disposées à l'intérieur du thalle.

Trois questions sont posées :

•     QUAND une cellule croît-elle ou se divise-t-elle ?
•     OÙ, dans l'organisme, une cellule croît-elle ou se divise-t-elle ?
•     DANS QUELLE DIRECTION une cellule croît-elle ou se divise-t-elle ?

CROISSANCE CELLULAIRE

La croissance dépend principalement de la paroi cellulaire, qui est le composant le plus rigide de la cellule. Elle est connue pour être un matériau aux propriétés visqueuses, élastiques et plastiques.

Nous avons utilisé des modèles physiques pour calculer les forces mécaniques en jeu lors du développement des embryons d'algues brunes.

Les simulations commencent à la première cellule, le zygote, et "tournent" jusqu'à 200 cellules.

(Video)

Nous évaluons ensuite si la simulation correspond à l'observation, en nous basant sur l'adéquation des paramètres quantitatifs tels que la forme de l'embryon et les propriétés géométriques et topologiques des cellules qui composent l'embryon.

DIVISION cellulaire

L'emplacement du plan de division cellulaire dépend de facteurs intracellulaires, dont beaucoup sont des composants structurels de la cellule tels que le cytosquelette, les compartiments (organites) ou les régions du cytosol aux propriétés rhéologiques variables (par exemple la viscosité).

Parmi les facteurs du cytosquelette, les microtubules jouent un rôle important dans le guidage des vésicules de trafic et le positionnement de l'appareil mitotique. De ce fait, la position, la croissance et la dynamique des microtubules sont étudiés.

nos thÈmes de recherche

Axes de croissance et orientation des divisions cellulaires chez les algues brunes :

Quels sont les mécanismes qui contrôlent la formation des tissus en 3D au cours de l'embryogenèse des algues brunes ?

Le project ALTER e-GROW 

Boscq S., Billoud B., Theodorou I., Joemmanbaks T., Dufourt T., Charrier B. MUM, a maternal unknown message, inhibits early establishmanbaks ent of the medio-lateral axis in the embryo of the kelp Saccharina latissima. BioRXiv 2024 10.1101/2024.01.07.574535v1: Development, in press

Boscq S., Billoud B., Charrier B. Cell-Autonomous and Non-Cell-Autonomous Mechanisms Concomitantly Regulate the Early Developmental Pattern in the Kelp Saccharina latissima Embryo. Plants 2024, 13, 1341.

Theodorou I, Charrier B. The shift to 3D growth during embryogenesis of kelp species, atlas of cell division and differentiation of Saccharina latissima. Development, 2023; 150 (21): dev201519.(cover image)

Différenciation cellulaire

Quels signaux et voie de signalisation controllent l'acquisition de l'identité cellulaire chez les algues brunes ?