L’origine des symétries et des polarités est l’un des thèmes centraux de l’évolution animale. Classiquement considérée comme une innovation propre aux animaux à symétrie bilatérale (Bilateria), la bilatéralité est en fait très largement répandue chez les cnidaires, groupe-frère des Bilateria, principalement au sein de la classe des anthozoaires. La découverte que la voie BMP étai différentiellement exprimé selon l’axe secondaire de N. vectensis a fait que sur la base d’arguments moléculaires certains travaux postulent que la bilatéralité est antérieure à la divergence cnidaires/bilateria (Finnerty et al. 2004, Matus et al. 2006), alors que d’autres chercheurs mettent en avant l’hypothèse d’une convergence sur la base d’arguments anatomiques et phylogénétiques (Manuel 2009). Chez Nematostella les gènes Hox sont différentiellement exprimés dans l’axe directeur et leur expression est contrôlée par la voie BMP. Notre étude avec l’espèce Antipathes caribbeana, un corail noir (Antipatharia) a permet âpre confirmation de ça anatomie a interne a symétrie bilatéral l’étude de l’expression de ces gènes et a discuter l’origine de la bilatéralité. / The origin of body axis is one of the central themes on animal evolution. Usually regarded as an innovation of Bilateria, the bilateral symmetry is broadly distributed in the Anthozoan class of Cnidarians. The molecular basis of this Anthozoan bilaterality have been studied in Nematostella vectensis (Actiniaria), and the discovery that the BMP-pathway was differentially expressed along the secondary axis lead authors to presume that bilaterality was ancestral to the Cnidaria/Bilateria divergence (Finnerty et al. 2004, Matus et al. 2006), while Manuel (2009) preferred a convergence hypothesis based on comparative anatomy and phylogeny. In opposition to Bilateria, HOX genes have recently been shown to be differentially expressed along the secondary axis of N. vectensis. In order to do evolutive inferences from these results it is necessary to study the HOX genes and BMP genes expression patterns in other Anthozoan species. Our study with the antipatharian colonial species Antipathes caribbeana focuses on the detailed anatomy of the polyp, confirming the previously doubtful bilateral organization of its polyps. In order to compare Antipatharian species to N. vectensis, a comparison between the mesenteric formation and symmetries on the different groups of anthozoans is presented, allowing to establish the homology between their secondary axis. The study of the expression of HOX and BMP genes in A. caribbeana shows that they are, as in Nematostella, differentially expressed along the secondary axis. Reinforcing the idea that bilaterality is ancestral to the Cnidaria/Bilateria divergence and that HOX genes have a patterning role on the secondary axis of Anthozoans.

Une grande diversité de formes foliaires caractérise le monde végétal. Cette diversité s'étend des feuilles simples avec des marges lisses aux feuilles composées, avec des marges disséquées. Cependant, les dentelures des marges de ces feuilles simples ou composées se développent en suivant un mécanisme similaire. Ce mécanisme repose sur l'action des gènes NO APICAUX MERISTEM/ CUP-SHAPED COTYLEDONS (NAM/CUC) ainsi que sur la voie auxinique. Chez Arabidopsis, qui possède des feuilles simples, un équilibre entre les expressions de CUC2 et de son répresseur, miR164, est nécessaire au bon développement des dents. Nous avons montré qu'un autre membre de la famille CUC, CUC3, contribue également au développement de ces dents chez Arabidopsis. Bien que son action soit principalement dépendante de CUC2, il agit également plus tard au cours du développement foliaire. En outre, nous avons démontré qu'une boucle de rétro-contrôle entre CUC2 et la voie auxinique permet le développement de dents avec plus ou moins marquées. Nous avons également montré qu'un modèle d'expression temporelle existe entre l'auxine et le module CUC2-miR164. En outre, la production de plantes transgéniques de Cardamine hirsuta, un proche parent d' Arabidopsis, qui possède des feuilles composées, a mis en évidence l'importance des éléments cis-régulateurs dans le promoteur de CUC1 de Cardamine hirsuta. En effet, la divergence de ces éléments cis-régulateurs entre les promoteurs de CUC1 de Cardamine hirsuta et d' Arabidopsis pourrait expliquer que CUC1 soit fortement exprimé dans les feuilles de Cardamine hirsuta alors qu'il est faiblement exprimé dans celles d' Arabidopsis. / A wide diversity of leaf shapes characterises the plant world. This diversity ranges from simple leaves with smooth margins to compound leaves with dissected margins. However, all serrations of simple or compound leaf margins are developed using a similar mechanism. This mechanism includes the action of the NO APICAL MERISTEM/CUP-SHAPED COTYLEDON (NAM/CUC) genes as well as the auxin pathway. In Arabidopsis simple leaves, a balanced expression of CUC2 and its repressor miR164 is controlling the serrations development. We have shown that another member of the CUC family, CUC3, also contributes to the serration development in Arabidopsis simple leaves. While its action is mainly dependent of the one of CUC2, it also acts later during leaf development. Additionally, we have demonstrated that a feed-back loop was regulating the CUC2 and auxin pathways, in order to form leaves with more or less incisions. We also shown that a temporal expression pattern was established between the auxin and the CUC2-miR164 module. Moreover, generation of transgenic Cardamine hirsuta plants, a close relative of Arabidopsis, that possesses compound leaves, has enlighten the importance of cis-regulatory elements in the promoter of CUC1 from Cardamine hirsuta. Indeed, the divergence of cis-regulatory elements between promoters of CUC1 from Cardamine hirsuta and Arabidopsis could explain that CUC1 is expressed strongly in Cardamine hirsuta leaves whereas it is weakly expressed in Arabidopsis leaves.

L'observation des nombreuses espèces au sein des métazoaires permet de rendre compte de leur formidable diversité de morphologies. Ces organismes complexes acquièrent leur plan d'organisation et leurs caractéristiques propres pendant le développement embryonnaire. Au cours de celui-ci, la morphogénèse des différentes structures anatomiques est contrôlée par des réseaux complexes de gènes intervenant dans des territoires et des moments précis. Comprendre quelles modifications des voies développementales au cours de l'évolution sont responsables de cette diversité constitue un champ important de la biologie moderne : l'évo-dévo. Pour comprendre ces modifications, il est important de pouvoir étudier ces changements sur des modèles facilement accessibles et qui possèdent une grande variabilité de formes. Les phanères des vertébrés répondent à ces critères : leur nombre, leur forme et leur taille ont été des caractères très variables au cours de la diversification des mammifères et les données déjà obtenues sur la souris permettent une expérimentation aisée. De nombreuses voies de signalisation sont impliquées dans le développement des phanères, mais une en particulier, impliquée spécifiquement dans le développement des appendices ectodermiques : la voie EDA, composée d'un ligand EDA, de son récepteur EDAR et d'un adaptateur spécifique EDARADD. Dans le but de mieux comprendre le rôle de la voie EDA au cours de l’évolution des mammifères, nous avons orienté ma thèse en 2 axes : le premier vise à étudier le rôle d’Edar dans le patterning de la dent chez la souris, et le second l’impact de la perte d’une des deux isoformes d’EDARADD au cours de l’évolution des mammifères. / The observation of the numerous metazoan species highlights their wonderful morphological diversity. These complex organisms got their body plan and their specific traits during embryonic development. During development, complex gene networks that are tightly regulated through space and time, control morphogenesis. Understanding which modifications of developmental pathways are responsible for the establishment of this diversity is one of the key questions of the biological field: Evo-Devo. To understand these modifications, it is crucial to study accessible models that are representative of this diversity. To do that, ectodermal appendages are a very good model: their number, size, and shape are highly variable during mammals diversification and data had already shown that they exhibit natural variation. Numerous signaling pathways are implicated in their development but one is very specific to them: the Eda pathway and present an big interest for the study of their evolution. To better understand the role of the Eda pathway during mammals evolution, I orientated my thesis in two part: the first one study the impact of Edar in the establishment of the mouse dental tooth row and the second the impact of gain/loss of protein isoforms of the adaptor Edaradd on the evolution of this pathway.

Les ascidies présentent des propriétés remarquables au sein des métazoaires qui en font un modèle particulièrement intéressant pour étudier le fonctionnement et l’évolution des éléments cis-régulateurs dans un contexte développemental. Ciona intestinalis et Phallusia mammillata, deux espèces d’ascidies qui ont divergé il y a environ 300 millions d’années, combinent une grande conservation de leurs processus développementaux avec une grande divergence de leur séquence génomique. Pour comprendre comment « fabriquer » des embryons similaires avec des génomes divergents, nous avons identifié les éléments cis-régulateurs actifs au cours du développement de Ciona intestinalis et Phallusia mammillata en développant et en appliquant la méthode de ChIP-Seq sur des modifications d’histones sur des jeunes gastrulae. La définition puis la validation fonctionnelle de différentes catégories d'éléments cis-régulateurs nous a permis de révéler quelques propriétés de la cis-régulation au sein de génomes compacts et intensément remaniés. En sus, les données que nous avons produites constituent une resource fonctionnelle unique pour la caractérisation des éléments cis-régulateurs chez les ascidies et l'étude de leur évolution au sein des Chordés. / Ascidians display remarkable features within metazoans making them particularly suited for the study of function and evolution of cis-regulatory elements in the context of embryonic development. Ciona intestinalis and Phallusia mammillata, two ascidian species that diverged about 300M years ago, combine high conservation of their developmental processes with high divergence of their genome sequence. To understand how to “make” similar embryos with divergent genomes, we identified active cis-regulatory elements during Ciona intestinalis and Phallusia mammillata development by developing and applying the ChIP-Seq method on histone modifications in early-gastrula embryos. Definition then functional validation of different categories of cis-regulatory elements led us to reveal some features of cis-regulation within compact and highly dynamic genomes. Together, our data constitute a unique functional resource for characterizing cis-regulatory elements in ascidians and questioning their evolution within the Chordates.