Soutenance de thèse de LERIA Marvin
Titre de thèse
Organisation et coordination de la polarité des corps basaux pendant la locomotion chez Trichoplax
Organisation and coordination of basal body polarity during locomotion in Trichoplax
Résumé de la thèse
La locomotion ciliaire chez les animaux dépend du battement directionnel et coordonné des cils, lui-même régi par l'organisation spatiale des corps basaux ancrés sous la surface cellulaire apicale. Chez la plupart des animaux, les axes corporels et l'architecture tissulaire déterminent l'orientation des corps basaux au cours du développement embryonnaire, garantissant ainsi un mouvement coordonné. Pourtant, les Placozoaires, une lignée ancestrale dépourvue d'axes corporels définis et de forme fixe, présentent un glissement efficace grâce au battement collectif des cils recouvrant leur épithélium inférieur. Cela soulève la question de savoir comment la polarité des corps basaux et la coordination ciliaire s'établissent et se maintiennent en l'absence de signaux directionnels. Cependant, rien n'était connu sur la polarité des corps basaux chez les placozoaires. Dans cette étude, j'ai utilisé Trichoplax sp. H2 comme modèle d'étude. En combinant des approches de co-immunomarquage ainsi que des approches quantitatives, mes résultats ont révélé que l'orientation de la polarité des corps basaux, dans l'épithélium inférieur de Trichoplax, était coordonnée non seulement avec la direction globale du mouvement lors de la locomotion mais aussi avec les changements de forme corporelle. Pour caractériser cette coordination, j'ai réalisé des bissections d'animaux vivants, provoquant une séparation stéréotypée des deux moitiés. Trente secondes après la bissection, les motifs de polarité des corps basaux s'orientaient dans des directions opposées dans chaque moitié, suggérant une réorientation rapide et coordonnée, un phénomène inédit chez les animaux. Parmi les mécanismes rapides connus, la signalisation calcique joue un rôle clé. Les animaux traités avec des inhibiteurs pharmacologiques du calcium n'ont pas montré de réorientation des corps basaux, indiquant que ce processus est dépendant du calcium. En conclusion, mes résultats démontrent que les motifs de polarité des corps basaux peuvent émerger et soutenir une locomotion ciliaire coordonnée indépendamment d'axes corporels fixes, en s'appuyant davantage sur des signaux mécano-chimiques. Ces découvertes apportent un nouvel éclairage sur les mécanismes fondamentaux de la motilité collective dans les lignées animale apparue tôt dans l'évolution et des propriétés des corps basaux.
Thesis resume
Ciliary locomotion in animals depends on the directional and coordinated beating of cilia, which is governed by the spatial organization of basal bodies anchored underneath the apical cell surface. In most animals, body axes and tissue architecture drive the establishment of basal body orientation during the embryonic development, ensuring coordinated movement. Remarkably, Placozoa, an early-diverging lineage of animals, lacking both defined body axes and a fixed shape, exhibit efficient gliding through collective beating of the cilia covering its lower epithelium. This calls into question how basal body polarity and ciliary coordination are established and maintained in the absence of directional cues. However, nothing is known about basal body polarity in placozoans. In this perspective, I used Trichoplax sp. H2 as a placozoan model. First, by combining co-immunostaining and quantitative approaches, my results revealed that the orientation of basal body polarity, in the lower epithelium of Trichoplax, is coordinated not only with the global direction of movement during locomotion but also with body shape changes. To characterise the coordination of basal body polarity, I performed bisection of live animals which causes the two halves to move away from each other, in a stereotyped response. It appears that 30 seconds after the bisection, basal body polarity patterns were oriented in opposite directions in the two halves, suggesting a fast coordinated reorientation of basal bodies unprecedented in animals. Among the fast known mechanism, calcium signalling is crucial for many functions. Bisection of animals treated with pharmacological inhibitors of calcium did not show basal body reorientation. These results suggest that the reorientation of basal bodies is calcium dependent. In conclusion, my results show that basal body polarity patterns can emerge and sustain coordinated ciliary locomotion independently of fixed body axes, relying instead on mechanochemical cues, and provide new insights into the fundamental mechanisms underlying collective motility in early-diverging lineage of animals and basal bodies properties.