Our favorite organisms
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Quels sont nos organismes favoris ?

Certains invertébrés marins, comme l’oursin, l’ascidie ou l’amphioxus sont devenus des espèces modèles utilisées par une grande communauté de chercheurs. D’autre, comme des espèces d’éponge, de coraux, d’anémone de mer et de méduses sont aussi des modèles marins très étudiés. La plupart des organismes marins devenus des modèles le sont dans le domaine de la biologie du développement et de la biologie évolutive du développement (evo-devo).

Les Ascidies

Les ascidies sont des animaux benthiques et filtreurs, appartenant au groupe des Tuniciers. Ce sont de proches cousins des vertébrés. . Ils sont composés d’une tunique en cellulose (une molécule que l’on retrouve aussi chez les végétaux) et vivent fixés sur des rochers, des cordes ou les coques des bateaux.

 

Les Amphiouxus

Les amphioxus sont de petits animaux marins appartenant au groupe des céphalochordés, qui comme les ascidies sont des cousins proches des vertébrés. Leur corps est fusiforme et présente à l’état adulte une longueur de quelques centimètres.

Les Oursins

Les oursins appartiennent au groupe des échinodermes, comme les étoiles de mer et les concombres de mer. Ce sont des invertébrés benthiques avec un squelette calcaire qui est recouvert d’épines et de pieds ambulacraires leur permettant de se défendre et de se déplacer sur les rochers et les fonds marins.

Les Méduses

Les méduses sont souvent mal-aimées mais ont beaucoup de choses à nous apprendre. Elles appartiennent au groupe des cnidaires, comme les coraux ou l’anémone de mer. La caractéristique commune aux différentes espèces de ce groupe est qu’elles sont quasiment toutes urticantes : tous les cnidaires et toutes les méduses « piquent » !

Les Ascidies

Les ascidies sont des animaux benthiques (c’est à dire vivant dans le fond des mers et des océans) et filtreurs, appartenant au groupe des Tuniciers. Ce sont de proches cousins des vertébrés. Ils sont composés d’une tunique en cellulose (une molécule que l’on retrouve aussi chez les végétaux) et vivent fixés sur des rochers, des cordes ou les coques des bateaux. Leurs larves ressemblent superficiellement à de minuscules têtards et font partie du plancton comme la plupart des larves d’animaux marins.

Les ascidies peuvent être solitaires ou, au contraire, vivre en colonies lorsqu’elles se multiplient par bourgeonnement asexué.

Au LBDV, plusieurs espèces
d’ascidies solitaires et coloniales sont étudiées.
Phallusia mammillata
Ciona intestinalis
Botryllus schlosseri
Ciona intestinalis
Têtard de Phallusia
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Deux espèces d’ascidie coloniale
sont étudiées au LBDV

Botryllus schlosseri et Polyandrocarpa zorritensis, les ascidies coloniales les plus étudiées au LBDV, ont d’extraordinaires capacités de régénération et de bourgeonnement asexué, des stratégies qu’elles emploient pour accroître la taille des colonies mais également pour régénérer leur corps lorsqu’elles sont endommagées !

En effet, en plus de la reproduction sexuée, les espèces coloniales peuvent produire des colonies de façon asexué, grâce à des mécanismes de bourgeonnement : certains tissus de leur corps – notamment leur épiderme et leurs vaisseaux sanguins – peuvent émettre des sortes de bourgeons dont les cellules vont in fine produire de nouveaux individus adultes. Par exemple après qu’un prédateur ait mangé presque toute la colonie – et cela grâce à des cellules souches capables de réparer tous les types de tissus détruits. 

En raison de ces diverses stratégies de reproduction et de régénération, et compte tenu de leur proximité phylogénétique avec les vertébrés, les ascidies coloniales se sont imposées dans la communauté scientifiques comme des modèles de choix pour étudier les bases génétiques de la régénération des tissus et du corps.  Ils peuvent potentiellement fournir des indices pour expliquer ce qui leur permet de reconstruire l’intégralité de leur corps à partir de quelques cellules, quand les mammifères et notamment les humains ne peuvent même pas faire repousser le bout d’un doigt.

Deux espèces d’ascidie solitaire sont étudiées au LBDV

L'ascidie solitaire
Ciona intestinalis

L'ascidie solitaire
Ciona intestinalis

L’équipe qui étudie la Cione essaie de comprendre comment chaque cellule de l’embryon voit son destin défini et contrôlé. Comment une cellule mère peut-elle générer deux cellules filles ayant des destinées différentes –l’une formant les muscles et l’autre le système nerveux, par exemple ?

Leurs avantages sont nombreux :

grande quantité, petite taille et transparence des œufs qui facilitent les observations en microscopie

fécondation et développement des embryons externe et rapide, permettant d’observer tous les stades jusqu’au têtard
le développement des embryons est synchrone et il en est de même des larves et il est possible de suivre le devenir de chaque cellule ce qui est l’atout majeur de ce modèle

un grand nombre d’outils ont été développés sur ces espèces et leurs génomes sont disponibles

l’anatomie du têtard partage des homologies avec l’embryon des vertébrés, ce qui fait des ascidies nos plus proches cousins invertébrés.

L'ascidie solitaire
Phallusia mammillata

L'ascidie solitaire
Phallusia mammillata

L’équipe qui étudie la Phallusia mammillata essaie de comprendre les mécanismes complexes qui dictent la forme d’un embryon. Comment sont régulés le nombre, la taille et la position des cellules de l’embryon ? Quelles protéines du cycle cellulaire de l’ovocyte ou de l’embryon sont impliquées ?

Les Amphioxus

Les amphioxus sont de petits animaux marins appartenant au groupe des céphalochordés, qui comme les ascidies sont des cousins proches des vertébrés. Leur corps est fusiforme (c’est-à-dire de forme allongée) et présente à l’état adulte une longueur de quelques centimètres. Les amphioxus nagent par ondulation du corps, mais ils passent la plupart de leur vie cachés dans les fonds côtiers, de préférence sablonneux, dans lesquels ils filtrent l’eau et se nourrissent d’organismes de très petite taille (comme le phytoplancton et le zooplancton) ou de particules organiques en suspension.

Les amphioxus en général, et Branchiostoma lanceolatum en particulier, se conservent très facilement en laboratoire. 

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Morphologiquement les amphioxus peuvent être assimilés à des poissons, mais ils sont d’anatomie plus rudimentaire, ce qui rend les amphioxus un modèle clé pour étudier l’élaboration et l’évolution de la complexité anatomique des vertébrés. Par exemple, comme chez les vertébrés, le système nerveux des amphioxus est constitué d’un cerveau (même si de plus petite taille), d’une moelle épinière et de nerfs périphériques. La bouche de l’amphioxus est entourée de cirres et s’ouvre sur un pharynx percé de fentes branchiales débouchant dans une cavité atriale ouverte sur l’extérieur par un pore nommé l’atriopore. Le système sanguin n’est pas centralisé mais il est constitué de plusieurs vaisseaux contractiles. Enfin, chez ces animaux une chorde leur tient également lieu de colonne vertébrale. Au LBDV, l’espèce d’amphioxus principalement étudiée est Branchiostoma lanceolatum.

De plus, d’un point de vue expérimental, ces animaux présentent de nombreux avantages, comme les ascidies et les oursins :

grand nombre et transparence des œufs, facilitant les observations en microscopie

fécondation et développement des embryons externe , rapide et synchrone, ce qui facilite énormément l’observation et l'étude de tous les stades embryonnaires et larvaires

organisation des embryons et des larves semblable à celle des vertébrés, un atout majeur du modèle amphioxus.

L'amphioxus
Branchiostoma lanceolatum

L'amphioxus
Branchiostoma lanceolatum

Les comparaisons entre l’amphioxus et les vertébrés représentent une des priorités de l’équipe qui étudie l’amphioxus Branchiostoma lanceolatum au LBDV. Mais cette équipe cherche également à identifier des points communs entre l’amphioxus et l’oursin Paracentrotus lividus, surtout au niveau du développement, de l’organisation et du fonctionnement du système nerveux.

Les Oursins

Les oursins, animaux plus connus que les ascidies, appartiennent au groupe des échinodermes (comme les étoiles de mer et les concombres de mer). Ce sont des invertébrés benthiques (c’est à dire vivant dans le fond des mers et des océans) avec un squelette calcaire qui est recouvert d’épines et de pieds ambulacraires leur permettant de se défendre et de se déplacer sur les rochers et les fonds marins.  Leurs larves appelées pluteus font partie du plancton mais sont capables de nager grâce aux battements des cils qu’elles portent. Au LBDV, l’espèce principalement étudiée est Paracentrotus lividus.

Le cycle de vie des oursins est maintenant maîtrisé ce qui permet l’élevage en laboratoire de l’ovule jusqu’aux adultes ainsi que l’étude de processus tel que la métamorphose ou l’apparition de la symétrie pentaradiaire, une caractéristique unique aux échinodermes.

Paracentrotus lividus
Pluteus
Embryon
Juvenile
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L'oursin
Paracentrotus lividus

L'oursin
Paracentrotus lividus

L’équipe qui étudie l’oursin Paracentrotus lividus essaie de comprendre le rôle des voies de communication dans et entre les cellules, essentielles au bon développement des embryons, des larves et des adultes et d'identifier l'universalité de ces rôles au sein des animaux. Parmi les questions analysées on retrouve : Quels rôles jouent les voies de communication pour que la larve se forme correctement ? Quels rôles jouent les voies de communication dans la mise en place du système nerveux de l'adulte ? et ces rôles sont-ils universels au sein des animaux ?

Comme pour les ascidies solitaires, l’espèce Paracentrotus lividus présente de nombreux avantages :

très grande quantité et transparence des œufs ce qui facilite les observations en microscopie 

fécondation et développement des embryons externe , rapide et synchrone permettant d’observer tous les stades de l’ovule jusqu’à la larve

un grand nombre d’outils ont été développés et son génome est disponible

Les Méduses

Les méduses sont souvent mal-aimées mais ont beaucoup de choses à nous apprendre. Elles appartiennent au groupe des cnidaires, comme les coraux ou l’anémone de mer. La caractéristique commune aux différentes espèces de ce groupe est qu’elles sont quasiment toutes urticantes :

tous les cnidaires et toutes les méduses « piquent » !

Deux espèces sont étudiées au LBDV, Clytia hemisphaerica avec un cycle de vie en 3 phases, benthique et planctonique et une reproduction à la fois sexuée et asexuée et Pelagia noctiluca avec un cycle de vie exclusivement pélagique et une reproduction sexuée.

Les avantages de Clytia hemisphaerica sont nombreux :

cycle de vie maîtrisé, élevage facile en aquarium où les polypes peuvent être maintenus indéfiniment

accès facile aux organes reproducteurs qui sont transparents ce qui est un des atouts majeurs de ce modèle

bonne quantité d’œuf obtenu quotidiennement et transparence des œufs qui facilitent les observations en microscopie

fécondation et développement des embryons externe (les gamètes sont expulsés dans l’eau) permettant d’observer tous les stades du développement embryonnaire de l’ovule jusqu’à la larve.

manipulation simple et grande capacité de régénération du stade méduse

son génome est disponible

La méduse
Clytia hemisphaerica

est un cnidaire que l’on trouve sous forme d’une petite méduse planctonique de 1 à 2 cm de diamètre et sous forme de polypes fixés sur un support (rochers, coquilles, cordages, etc.)

La méduse
Clytia hemisphaerica

La petite méduse Clytia hemisphaerica sert de modèle pour l’étude des mécanismes d’embryogénèse et d’ovogénèse. L’équipe étudie par exemple ce qui se passe dans l’ovaire et l’ovocyte lors de l’étape clef de la maturation qui démarre lorsque la méduse reçoit de la lumière et qui se termine par la ponte. D’autres projets portent sur la formation de la larve (comment se forment les différents tissus au niveau cellulaire et moléculaire) ou sur la régénération de la bouche de la méduse après son ablation.

La méduse
Pelagia noctulica

C’est une méduse exclusivement pélagique (vivant dans la colonne d’eau plus proche de la surface que du fond) qui se déplace avec le plancton au gré des courants. Contrairement à Clytia, les larves obtenues par une fécondation externe passent directement de larves au stade de méduses adultes sans passer par un stade polype.

La méduse
Pelagia noctulica

L’équipe qui étudie cette méduse essaie de comprendre pourquoi elle a perdu le stade polype et ce qui s’est passé au cours de l’évolution en la comparant à d’autres espèces.

Personnels Enseignants

Photo annuaire
Carine Barreau
Chercheur | SORBONNE UNIVERSITE
carine.barreau[at]imev-mer.fr
+33 (0) 4 93 76 39 73
Bâtiment Jean-Maetz

Master Biologie Moléculaire et Cellulaire

Parcours Biologie Cellulaire et du Développement & Cellules Souches

DEVELOPPEMENT DES ORGANISMES MARINS (DOMO)

Cette UE se déroule sur 2 semaines et a lieu au laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche -sur-Mer (LBDV). Elle inclut l’examen de l’UE d’analyse scientifique (5V089) suivie par les étudiants de la spécialité de Biologie du Développement.

Durant la 1ère semaine, les étudiants participent à des ateliers et des rencontres avec les chercheurs du laboratoire.

Durant la 2ème semaine, les étudiants sont répartis dans les équipes pour y réaliser un mini projet qu’ils présentent le dernier jour du cours. Le cours est donné en anglais pour tout ou partie.

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Modalités  d’évaluation

Présentation orale du mini-projet (binôme, 100 %)  

UE en anglais (partiellement ou totalement)

Master BMC, S3, 6 ECTS

Code UE: 5V200

Responsable de l’UE: Carine BARREAU (MCU): carine.barreau [at] obs-vlfr.fr

Master Biologie Intégrative & Physiologie

Parcours Biologie et Bioressources Marines (BBMA)

ORGANISMES MARINS & MODELES BIOLOGIQUES

Cette UE permet aux étudiants de 1ère année de Master de passer 2 semaines à l’Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-Mer. Le cours est obligatoire pour les étudiants du Master Biologie Intégrative, parcours Biologie et Bioressources Marines (BBMA) tandis qu’il peut être choisi en option par les étudiants du Master Biologie Moléculaire et Cellulaire (BMC). Les étudiants participent à des ateliers de présentation des organismes marins utilisés par les équipes de recherche du laboratoire (LBDV) et apprennent à les manipuler au cours de travaux pratiques dont les thématiques vont de la Biologie du Développement fondamentale à la toxicologie appliquée.

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Modalités  d’évaluation

Analyse d’article et présentation orale (50%)

Compte-rendu écrit de TP (50%)  

UE partiellement en anglais

Master BIP, S2, 6 ECTS

Code UE: 4B022 (ouverte au Master BMC)

Responsable de l’UE: Carine BARREAU (MCU): carine.barreau [at] obs-vlfr.fr

Licence de Sciences de la Vie

Parcours Biologie et Bioressources marines

Biologie Des Organismes Marins Et Diversité Des Recherches

Cette UE complémentaire se déroule sur 2 semaines et permet aux étudiants de découvrir les différents aspects (métiers & recherche) de l’Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-Mer (OOV). Ateliers et journal clubs sont organisés afin que les étudiants mettent en pratique leurs connaissances théoriques en biologie et développent leur capacité de communication scientifique en français et en anglais.

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