Régénération, Annélide, Structures complexes, Single-cell RNAseq, Atlas cellulaire, Morphologie, Evolution, Approche comparative, Développement

La régénération, ou capacité d'un organisme à reformer une structure perdue, est répandue chez les animaux mais son ampleur varie de quelques organes, à la régénération de structures complexes, voire du corps entier. Malgré ceci, ces processus peuvent être divisés en trois étapes clés. Après une cicatrisation refermant la blessure, des précurseurs sont recrutés et forment souvent une masse de cellules indifférenciées prolifératives appelée blastème. Enfin, en se différenciant, ces cellules reforment les structures perdues. Les données actuelles, principalement obtenues dans un nombre restreint d'espèces, ne permettent pas de récapituler la diversité des animaux capables de régénérer, et donc de comprendre la disparité des capacités régénératives. Afin d'accroître nos connaissances en régénération chez les protostomiens, mon laboratoire d'accueil s'intéresse à l'annélide Platynereis dumerilii. Ce ver régénère sa partie postérieure, composés de tissus différenciés et de cellules souches impliquées dans la croissance continue du ver, et ses parapodes (i.e., appendices locomoteurs) composés de cellules différenciées. Une première caractérisation de la régénération postérieure a montré que ce processus est stéréotypique, dure 5 jours et implique la formation d'un blastème. Mon objectif est d'identifier et comparer les mécanismes cellulaires/moléculaires permettant à Platynereis de régénérer deux structures complexes différentes, afin de comprendre son succès de régénération. Pour mieux caractériser les cellules du blastème postérieur, j'ai participé à une étude retraçant leur origine et devenir. J'ai contribué à l'étude du cycle cellulaire en homéostasie qui a permis de montrer que les cellules prolifératives des segments postérieurs cyclent plus vite que celles des segments plus antérieurs. De plus, j'ai mis en évidence que les cellules intestinales, ayant des cycles plus rapides que celles des autres tissus, expriment des marqueurs de progéniteurs et sont des progéniteurs intestinaux. Par la suite, il a été montré que ces progéniteurs intestinaux contribuent à la formation du blastème et à la régénération de tissus différents en fonction de leur position sur l'axe antéro-postérieur. Outre cette étude, j'ai caractérisé les parapodes en homéostasie pour mieux comprendre leur morphologie et diversité cellulaire. J'ai déterminé l'arrangement des tissus nerveux et musculaires ainsi que produit et analysé des données de single-cell RNAseq pour identifier les types cellulaires présents. J'ai ensuite réalisé une première caractérisation de la régénération parapodiale. J'ai montré que la prolifération cellulaire est essentielle à ce processus, notamment pour la croissance du blastème. J'ai déterminé que des cellules du blastème expriment des marqueurs de cellules souches/progéniteurs et que les systèmes nerveux et musculaire régénéraient à partir des tissus non-amputés de l'animal. Après avoir identifié des stades de régénération comparables entre les parapodes et les parties postérieures, j'ai produit et analysé des données de single-cell RNAseq des deux blastèmes. J'ai identifié différents types de progéniteurs et leurs signatures moléculaires. En intégrant les deux points de temps par structure, j'ai réalisé une inférence des trajectoires de différenciation que j'ai comparées pour analyser les devenirs des progéniteurs dans les deux contextes. J'ai aussi étudié la robustesse de la régénération parapodiale en testant l'influence de nombreux paramètres biologiques. J'ai montré que ce processus n'est perturbé ni par l'amputation simultanée de plusieurs parapodes, ni par la position de l'amputation, ni par la taille/âge des vers utilisés. Cependant, l'amputation répétée d'un même parapode diminue significativement la vitesse de régénération. En plus, l'amputation partielle d'un parapode ne modifie pas le temps total de régénération, suggérant l'existence d'un mécanisme régulant la vitesse de régénération.