Analyse génétique et fonctionnelle du mutant de morphogenèse étoile de l'algue brune ectocarpus siliculosus
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Multicellularity has occurred independently in Phaeophyceae and in other multicellular lineages. Therefore these organisms offer the opportunity to study novel and alternative developmental processes. Ectocarpus siliculosus is the model species for brown algae and the development of its early sporophyte has been described precisely. To understand the genetic and molecular basis of this development, a forward genetic approach has been carried out. The mutant étoile is the first morphogenetics mutant exhaustively described. Its single locus and recessive mutation, leads to a defect in cell differentiation that decouples branching tempo and position leading to a hyperbranched phenotype. Gametophyte rhizoïde is modifoed as well, it resembles the étoile early sporophyt phenotype. The two phenotypes are genetically linked and thought to be induced by the etl mutation. The ETL locus has been identified by a map-based approach. The illumina sequencing of the mutant genome allowed to propose candidate mutations. The only non-silent mutation affects a protein with two functional domains: a BAR/IMD domain and RhoGAP domain. BAR/IMD domains can recognize lipid membranes and are able to inhibit RhoGAP domains which are regulators for RhoGTPases. As ETL is expressed in the filamentous apical cells, it could maintain tip-growth in the apices through interaction between its two domains. ETL gene is the first morphogenetic gene that has been cloned, and hence it opens hudge perspectives for functional characterization and evo-devo studies.
Abstract FR:
Les Phaeophyceae ont acquis la multicellularité indépendamment des autres lignées multicellulaires, elles offrent donc la possibilité d’étudier des mécanismes de développement nouveaux et originaux. Ectocarpus siliculosus est l’espèce modèle pour les algues brunes, et les étapes de développement du sporophyte ont été décrites précisément. Pour comprendre leurs bases génétiques et moléculaires, une approche de génétique directe a été adoptée. Le mutant étoile est le premier mutant de morphogenèse décrit de manière exhaustive, sa mutation, simple locus et récessive, découple le tempo et la position de ramification en raison d’un défaut de différenciation cellulaire qui conduit à la sur-ramification. Le rhizoïde du gamétophyte est lui aussi affecté, il rappelle le phénotype du sporophyte. Les deux phénotypes semblent génétiquement liés, et il est probable qu’ils soient dus à la mutation etl. Le locus ETL a été identifié par une approche de clonage positionnel. Le génome du mutant étoile a été séquencé (illumina) ce qui a permis par comparaison avec le génome du sauvage de prédire les mutations candidates dans le locus ETL. La seule mutation non-silencieuse affecte une protéine avec deux domaines fonctionnels : un domaine BAR/IMD et un domaine RhoGAP. Les domaines BAR sont impliqués dans la reconnaissance des membranes et sont capables d’inhiber les domaines RhoGAP qui sont des régulateurs des RhoGTPases. Ce gène s’exprimant dans les cellules apicales du filament de l’algue, il pourrait maintenir la croissance apicale polarisée par l’interaction, aux apex, entre ses deux domaines protéique. Le gène ETL est le premier gène de morphogenèse cloné chez E. Siliculosus, il ouvre d’immenses perspectives en terme de caractérisation fonctionnelle et d’approches « evo-devo ».