Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Comment la morphogenèse embryonnaire peut-elle être conservée malgré une divergence importante des séquences codantes et non-codantes ? Pour répondre à cette question, nous avons travaillé sur le développement précoce d’ascidies divergentes, Phallusia mammillata et Ciona intestinalis. Ces espèces partagent une morphogénèse pratiquement identique et des lignages cellulaires stéréotypés. Or, leurs génomes sont tellement divergents que leurs séquences ne peuvent pas être alignées.Nous avons choisi d’étudier les cellules précurseuses de l’endoderme au cours de deux processus développementaux conservés : spécification du destin et la gastrulation. Nous avons comparé par hybridation in situ l’expression transcriptionelle des gènes régulateurs orthologues dans Phallusia et Ciona. Nous avons trouvé que l’expression dans l’endoderme de 8 gènes régulateurs impliqués dans ces processus développementaux est qualitativement conservée entre les deux espèces.Pour étudier comment ces gènes ont conservé leur régulation malgré une divergence non-codante importante, nous avons collaboré avec l’équipe Gomez-Skarmeta pour cartographier, par ATAC-seq, la chromatine ouverte dans les deux espèces pour identifier les régions régulatrices actives à l’échelle du génome. 35 sur les 39 séquences ouvertes avoisinant les gènes de l’endoderme ont été trouvé active avant le stade larval, par éléctroporation. La plupart des séquences testées ont conservé leur activité dans les deux espèces malgré la divergence de séquence. Nous avons alors identifié des sites de fixations pour facteurs de transcription potentiels se trouvant dans les enhancers pour l’endoderme pour identifier les régulateurs dans Phallusia et Ciona.Nos résultats suggèrent des changements assez importants de l’ordre des sites de fixations sans pour autant avoir de changement dans l’architecture dans les réseaux de gènes régulateurs ; ceci explique la conservation qualitative de l’expression des gènes entre ces ascidies divergentes. En outre, nous avons trouvé que les shadow enhancers sont plus répandus qu’anticipé. / How can embryonic morphogenesis be evolutionarily conserved in spite of extensive divergence in coding and non-coding genome sequences? To address this question, we worked on the early development of two very divergent ascidians, Phallusia mammillata and Ciona intestinalis. These species share an almost identical early morphogenesis and stereotyped cell lineages. Remarkably, however, their genomes are divergent to the extent that their non-coding sequences cannot be aligned and gene order has not been conserved.We focus our attention on the behaviour of endoderm precursors throughout two important evolutionarily conserved developmental processes: initial fate specification and early gastrulation. We first compared by in situ hybridisation the transcriptional expression of orthologous regulatory genes in Phallusia and in Ciona. We found that the endodermal expression of 8 regulatory genes known to be involved in these developmental processes is qualitatively conserved between the two species.To study how these genes conserved their regulation in spite of extensive non-coding sequence divergence, we collaborated with the Gomez-Skarmeta lab to map, by ATAC-seq, open chromatin regions in both species to identify active regulatory regions genomewide. Three quarters of the 39 open chromatin regions for endodermal genes behaved as active regulatory sequences by the larval stage, when tested by electroporation in embryos. Many of the tested sequences had conserved cis-regulatory activity in both species in spite of sequence divergence. We have identifed putative transcription factor binding sites in endodermal enhancers in both species to identify conserved upstream regulators shared between Phallusia and Ciona.Taken together our results suggest that extensive transcription factor binding site turn over, without radical change in GRNs architecture, may explain the qualitative conservation of gene expression patterns between highly divergent ascidian genomes. Furthermore, we found that shadow enhancers are much more prevalent than initially anticipated.Taken together our results suggest that extensive transcription factor binding site turn over, without radical change in GRNs architecture, may explain the qualitative conservation of gene expression patterns between highly divergent ascidian genomes. Furthermore, we found that shadow enhancers are much more prevalent than initially anticipated.