Gotowa bibliografia na temat „Hydrozoaire”

Trois des cinq classes de cnidaires présentent des méduses pélagiques, classiquement tenues pour homologues, issues de l'acquisition d'un stade planctonique chez l’ancêtre des médusozoaires. Des différences anatomiques fondamentales opposent pourtant les hydroméduses aux cubo- et scyphoméduses, concernant leurs systèmes nerveux locomoteurs, leurs organes sensoriels, leur ontogenèse. Y aurait-il eu plusieurs acquisitions convergentes d’un stade méduse ? Les présents travaux s’appuient sur l’étude comparative de caractères d’une hydroméduse (Clytia hemisphaerica) et d’une scyphoméduse (Aurelia aurita), via des phylogénies de gènes et le suivi de l’expression de gènes par RNA-seq, hybridation in situ, et qPCR. Ils ont visé (i) une meilleure caractérisation du système tentaculaire de Clytia ; et la comparaison entre ces deux méduses (ii) du déploiement d’acteurs clés du développement et de la morphogenèse chez les animaux, et (iii) de protéines associées aux muscles striés (absents chez les polypes et convergents avec ceux des bilatériens). La comparaison de l'expression des Wnt soutient une conservation chez les cnidaires des rôles de voies de signalisation en aval de ces ligands dans l’organisation de l'axe oral-aboral et d’éléments du système nerveux, et une possible absence d'homologie des tentacules et de la symétrie tétraradiaire entre hydro- et scyphoméduses. Les recrutements indépendants de formes de tropomyosine spécifiques des muscles striés plaident en faveur d’acquisitions convergentes du muscle strié, donc de la locomotion pélagique, entre hydro- et scyphoméduses. Ces données remettent en question le scénario d'acquisition unique de la méduse chez les cnidaires
Three of the five classes of cnidarians possess pelagic medusae. The latter are classically considered homologous, i.e. inherited from a planktonic stage acquired in the ancestor of all medusozoans. However, an impressive array of fundamental differences opposes hydromedusae to cubomedusae/scyphomedusae, e.g. concerning their locomotory nervous systems, sensory organs, and ontogeny. Could there have been several convergent acquisitions of a medusa stage? The research presented here is based on comparative study of a hydromedusa (Clytia hemisphaerica) and a scyphomedusa (Aurelia aurita), involving gene phylogenies, and gene expression surveys using RNA-seq, in situ hybridisation, and qPCR. The main objectives were (i) an improved characterisation of the Clytia tentacle system; and comparisons between these two medusae, of (ii) the deployment of key actors in animal development and morphogenesis, and of (iii) some proteins associated with striated muscles which are absent in polyps and convergent with those of bilaterians. Comparison of Wnt expressions supports conservation among cnidarians of the roles held by several signalling pathways downstream of the Wnt ligands, in the organisation of the oral-aboral polarity and of some elements of the nervous system, and suggests that tentacles and tetraradial symmetry may not be homologous between hydro- and scyphomedusae. Independent recruitments of tropomyosin forms specific to the striated muscles strongly advocate convergent origins of striated muscles and thereby of pelagic locomotion between hydro- and scyphomedusae. These findings challenge the classical scenario of a single medusa acquisition during cnidarian evolution

L'Hydrozoaire Clytia hemisphaerica présente un cycle de vie triphasique, typique des hydrozoaires, comprenant une colonie de polypes à propagation végétative et une forme nageant librement, la méduse qui est se reproduisent de façon sexuée. Les méduses mâles et femelles se reproduisent quotidiennement, déclenchées par la lumière et environ un jour après la fécondation, une larve planula ciliée se forme. Après trois jours, la planula se fixe sur le substrat et se métamorphose pour donner naissance à un polype fondateur de la colonie, destiné pour l’alimentation, le gastrozooïde. La colonie se propage par extension du stolon et un deuxième type de polype, le gonozooïde, libère des méduses par bourgeonnement. L'analyse du génome et des transcriptomes à travers les trois principaux stades de vie de Clytia ont révélé des programmes d'expression génique spécifiques à chaque étape (Leclère et al. 2019, Nat Eco & Evo). Nous étendons maintenant cette comparaison au niveau des types cellulaire en utilisant la technologie du Single Cell RNA-seq chez la méduse et la larve de Clytia. Avec L. Leclère et S. Chevalier (LBDV), nous avons généré un atlas cellulaire de la méduse femelle en collaboration avec T. Chari et J. Gehring du laboratoire de L. Pachter et B. Weissbourd du laboratoire de D. Anderson à Caltech (Chari et al. 2021, Science Advances). L'analyse de l'atlas cellulaire de la méduse a révélé huit classes cellulaires, dont l'épiderme et le gastroderme, les cellules bioluminescentes, les ovocytes et les cellules souches multipotentes (I-Cells) des hydrozoaires et leurs dérivés tels que les cellules neurales, les nématocytes et les cellules glandulaires. L'analyse par hybridation in situ des profils d'expression ont révélé des sous-types non caractérisés auparavant, dont 14 sous-populations neuronales. L'analyse de la trajectoire de la lignée des nématocystes a révélé deux programmes transcriptionnels distincts au sein de cette classe cellulaire, une phase "nématoblaste", caractérisée par la production de la capsule du nématocyste, et la phase de différenciation du nématocyste, caractérisée par la production du nématocil.L’obtention du ScRNAseq pour la planula Clytia a nécessité l'optimisation des protocoles de dissociation, de fixation et de sélection des cellules (collaboration avec le groupe d'Arnau Sébé-Pedros, Barcelone). L’atlas cellulaire de la planula est constitué de 4370 cellules regroupées en 19 clusters cellulaires. Après une analyse des profils d'expression par hybridation in situ de gènes connus et nouveaux à trois stades de développement de la planula, nous avons pu attribuer des identités cellulaires et combiner les 19 clusters en 8 grandes classes cellulaires. Celles-ci correspondent aux deux couches de tissu épithélial classic chez les cnidaires, l'épiderme et le gastroderme, les cellules souches hydrozoaires (I-Cells), les nématocytes (cellules urticantes), les cellules neurales, les cellules neurosécrétrices aborales et des populations distinctes de cellules sécrétrices, les cellules muqueuses et les cellules excrétrices putatives (PEC).Cet atlas des types cellulaires de la planula de Clytia représente le premier atlas cellulaire d'une larve d'hydrozoaire et fournit la caractérisation de populations cellulaires non décrites auparavant ainsi que des informations supplémentaires sur les types cellulaires déjà connus. L'analyse comparative des deux atlas cellulaires a révélé des programmes transcriptionnels de nématocytes similaires entre les stades, indiquant que les deux étapes du développement des nématocytes persiste pendant les transitions du cycle de vie. Nous avons également pu identifier des types cellulaires exprimant les mêmes gènes chez les deux stades. Parmi ces gènes partagés, des sous-types cellulaires ont été trouvés uniquement dans la méduse. L'analyse des programmes d'expression génique a également révélé la présence de types cellulaires supposément spécifiques à chaque stade
The hydrozoan Clytia hemisphaerica displays a typical tri-phasic hydrozoan life cycle including a vegetatively propagating polyp colony and free-swimming medusa form as the sexually reproductive life stage. Male and female jellyfish spawn daily, triggered by light and after fertilisation a ciliated planula larva forms in about one day. After three days the planula settles and metamorphoses to give rise to a primary feeding polyp, the gastrozooid, founder of the polyp colony. The colony propagates by stolon extension and a second type of polyp, the gonozooid, releases medusa by budding. Analysis of the genome and the bulk transcriptome across the three life stages revealed specific gene expression programs for each stage (Leclère et al. 2019, Nature Ecology & Evolution). We are now extending this comparison to the level of individual cell types via single-cell RNA transcriptomics of Clytia medusa and larva. Together with L. Leclère and S. Chevalier (LBDV), we generated a female medusa cell atlas in collaboration with T. Chari and J. Gehring from L. Pachter’s lab and B. Weissbourd from D. Anderson’s lab at Caltech (Chari et al. 2021, Science Advances). Analysis of the medusa cell atlas revealed eight broad cell type classes including epidermis and gastrodermis, bioluminescent cells, oocytes and the hydrozoan multipotent stem cells (i cells) and their derivatives such as neurons, nematocytes and gland cells. In situ hybridisation analysis of expression patterns revealed previously uncharacterized subtypes including 14 neuronal subpopulations. Trajectory analysis of the nematocyte lineage revealed two distinct transcriptional programs within this cell class, a “nematoblast” phase, characterised by the production of the typical nematocyte capsule, and the nematocyte differentiation phase, characterised by the production of the nematocil apparatus. ScRNAseq for the Clytia planula required refinement of cell dissociation, fixation and sorting protocols (collaboration with Arnau Sebé-Pedros’ group, Barcelona). Our planula Cell Atlas consists of 4370 cells grouped in 19 cell clusters. Following in situ hybridisation expression patterns analysis of known and novel genes at three planula developmental stages we could assign cell identities and combine the 19 clusters in 8 broad cell classes. These correspond to the two cnidarian epithelial tissue layers, the epidermis and the gastrodermis, the hydrozoan stem cells (I-cells), the nematocytes (stinging cells), neural cells, aboral neurosecretory cells and distinct population of secretory cells, mucous cells and putative excretory cells (PEC). This Clytia planula Cell Types Atlas represents the first cell atlas of an hydrozoan larva and provides characterization of previously undescribed cell populations as well as further information on already known cell types. Comparison analysis of the two Cell Atlases revealed similar nematocyte transcriptional programs between stages indicating that the two distinct developmental programs persist during life cycle transitions. We could identify shared gene expression at the cell type level between life stages. Among those, further subtypes were only found in the adult. Analysis of gene expression programs also revealed the presence of putative stage specific cell types

Cette thèse se propose d'analyser certains aspects historiques, phylogénétiques et développementaux de la reproduction sexuée des cnidaires hydrozoaires, un groupe-clé en raison de sa position phylogénétique, de la diversité qu’il renferme en terme de cycles de vie, ainsi que de son importance historique dans la genèse de la théorie du plasma germinal de Weismann. Les analyses développementales effectuées sur l'hydrozoaire Clytia hemisphaerica ont porté sur la protéine kinase Mos au cours de la maturation ovocytaire ainsi que sur des gènes marqueurs des cellules germinales (Vasa, Nanos, Piwi, PL10). Elles suggérent une importante conservation des mécanismes moléculaires de contrôle de la maturation ovocytaire et de la détermination des cellules germinales, entre hydrozoaires et Bilateria. L'analyse phylogénétique des Thecata, à l’aide de trois marqueurs moléculaires pour plus de 100 espèces, a permis de reconstituer les évènements évolutifs affectant le cycle de vie dans ce groupe.

Un contrôle précis de la maturation ovocytaire et de la ponte sont essentiels au succès de la reproduction sexuée au sein le règne animal. Ces processus sont coordonnés précisément par des signaux endocriniens et/ou environnementaux, selon les espèces, mais beaucoup reste à apprendre sur leurs régulations. Chez les cnidaires, de nombreuses méduses du groupe des hydrozoaires sont connues pour produire des gamètes en réponse à la transition nuit/jour. Pour caractériser les machineries cellulaires et moléculaires liant la réception de la lumière à l'initiation de la maturation ovocytaire, j'ai étudié la méduse hydrozoaire Clytia hemisphaerica. Mon travail de thèse s’est découpé en trois parties, chacune impliquant l'identification d'un composant moléculaire clé de ce processus.Mon étude initiale faisait partie d'une collaboration avec N. Takeda (Asamushi) et R. Deguchi (Sendai), chercheurs qui avaient, avant le début de ma thèse, identifié chez Clytia les Hormones d'Incitation de Maturation ovocytaire endogènes (MIH) comme étant des tétrapeptides de type WPRPamide, produit par clivage de deux précurseurs à neuropeptides. J'ai montré par hybridation in situ et immunofluorescence que les deux gènes précurseurs du MIH sont exprimés par un type de cellules neurosécrétrices localisées au niveau de l’ectoderme de la gonade, et que les peptides MIH sont sécrétés par ces mêmes cellules suite à une stimulation lumineuse. Cette étude a posé les bases permettant l'identification des régulateurs agissant en amont et en aval du MIH, et plus spécifiquement ceux impliqués dans la photoréception de l’ectoderme de la gonade et la réception du MIH par les ovocytes.Pour identifier le récepteur du MIH de Clytia (CheMIHR) dans les ovocytes, j'ai compilé à partir de données transcriptomiques issues de tissus de gonades, une liste de 16 protéines candidates de la famille des Récepteurs Couplés aux Protéines G (GPCR). J'ai cloné les 16 cDNAs et, utilisant une méthode de « deorphelinisation » de GPCR basée sur de la culture cellulaire (collaboration avec P. Bauknecht et G. Jékély; MPI, Tübingen), j’ai pu identifier un GPCR activée par des peptides MIH synthétiques. Sa fonction in vivo comme récepteur essentiel du MIH a été confirmée par la méthode d'édition génétique CRISPR/CAS9. La délétion ainsi produite, entraînant un déplacement du cadre de lecture au sein du gène CheMIHR, a détérioré la croissance des colonies de polypes et le comportement de ponte des méduses matures. Confirmant la fonction de CheMIHR, la maturation ovocytaire chez des mutants CheMIHR ne pouvait pas être déclenchée par la lumière ou par addition de MIH synthétiques, mais pouvait être rétablie en utilisant des analogues au cAMP, molécule connue pour agir en aval de la réception du MIH dans les ovocytes d’hydrozoaires. Des analyses phylogénétiques ont montré que Clytia MIHR est affilié à un sous-ensemble de familles de neuropeptides de bilaterians impliqués dans divers processus physiologiques, notamment la régulation de la reproduction. Des hybridations in situ sur les méduses Clytia, ont en outre montré l'expression des précurseurs de CheMIH et de CheMIHR dans des cellules neurales hors de la gonade, suggérant un rôle plus large du couple CheMIH-MIHR que la seule initiation de la maturation ovocytaire.Pour mieux comprendre la photoréception des gonades chez Clyita, j'ai montré que la ponte est sélectivement incitée par la lumière bleu-cyan, et mis en évidence, grâce à l’analyse de données de transcriptome de gonade, qu’un photopigment de la famille des Opsin (Opsin9) est hautement exprimé dans l'ectoderme. De façon saisissante, les hybridations in situ ont montré que le gène Opsin9 est exprimé dans les mêmes cellules sécrétant le MIH. L'introduction d'une mutation de changement de cadre de lecture dans le gène Opsin9 via la technologie CRISPR/Cas9 a empêché la maturation ovocytaire et la ponte des méduses mutantes en réponse à la lumière
Tight control of oocyte maturation and of gamete release is essential for successful sexual reproduction in the animal kingdom. These processes are precisely coordinated by endocrine and/or environmental cues, depending on the species, but much remains to be learned about their regulation. Within the Cnidaria, many hydrozoan jellyfish are known to spawn mature gametes following dark/light transitions. To characterise the cellular and molecular machinery linking light reception and oocyte maturation initiation, I have studied the hydrozoan jellyfish Clytia hemisphaerica. My thesis work had three parts, each involving the identification of a key molecular component of this process.My initial study was part of a collaboration with N. Takeda (Asamushi) and R. Deguchi (Sendai), who identified the endogenous oocyte Maturation-Inducing Hormones (MIH) in Clytia as WPRPamide-related tetrapeptides, generated by cleavage of two neuropeptide precursors. I showed by in situ hybridization and immunofluorescence that Clytia MIH is produced by neurosecretory cells of the gonad ectoderm that co-express the two precursor genes, and that it is secreted upon light stimulation. This study paved the way for identification of regulators acting upstream and downstream of MIH release in the gonads, specifically the ones involved in photoreception in the gonad ectoderm, and in MIH reception by the oocytes. To identify the Clytia MIH receptor (CheMIHR) in the oocytes, I compiled a shortlist of 16 candidate G protein-coupled receptors (GPCRs) from gonad transcriptome data. I cloned all 16 cDNAs and, using a cell culture-based "GPCR deorphanization" assay (collaboration with P. Bauknecht and G. Jékély; MPI, Tübingen), identified one GPCR that was activated by synthetic MIH peptides. Its in vivo function as the essential MIH receptor was confirmed by CRISPR/Cas9 gene editing. Introduction of a frame-shift mutation in the CheMIHR gene impaired growth of Clytia polyp colonies and also the spawning behaviour of mature medusae. Confirming the function of CheMIHR, oocyte maturation in CheMIHR mutants could not be triggered by light or by synthetic MIH, but could be restored using cell-permeable analogues of cAMP, known to act downstream of MIH reception in hydrozoan oocytes. Phylogenetic analyses showed that Clytia MIHR is related to a subset of bilaterian neuropeptide hormone receptor families involved in diverse physiological processes, including regulation of reproduction. Accordingly, in situ hybridization showed the expression of Clytia MIH precursors and MIHR in non-gonadal neural cells, suggesting a wider role of Clytia MIH-MIHR besides oocyte maturation initiation.To address gonad photoreception, I showed that Clytia spawning is selectively induced by blue-cyan light, and then identified using gonad transcriptome data an opsin photopigment (Opsin9) highly expressed in the ectoderm. Strikingly, in situ hybridization showed that Opsin9 is expressed in the MIH-secreting cells. Introduction of a frame-shift mutation into the Opsin9 gene via CRISPR/Cas9 prevented oocyte maturation and spawning of mutant jellyfish in response to light. Anti-MIH immunofluorescence and rescue experiments with synthetic MIH showed that the essential function of Opsin9 is upstream of MIH release. Spawning in Clytia thus appears to be regulated by a dual function photosensory-neurosecretory cell type, perhaps retained from a distant metazoan ancestor

La conservation et la gestion sur le long terme de la biodiversité nécessitent une connaissance de la répartition des taxons, mais également une estimation précise de leur diversité spécifique ainsi que des processus de spéciation ayant permis leur formation. Cependant, la mesure de la richesse phylétique peut être biaisée par l'utilisation de caractères taxinomiques ne permettant pas de délimiter les espèces de manière appropriée. Ce travail de thèse propose d'explorer la diversité phylétique à plusieurs niveaux taxinomiques (générique, spécifique et intra-spécifique) des Aglaopheniidae, une famille d'hydrozoaires, notamment présente dans le Sud-Ouest de l'océan Indien. Dans un premier temps, en utilisant des phylogénies basées sur plusieurs marqueurs (mitochondriaux et nucléaires), ce travail démontre que la diversité phylétique de cette famille est, au minimum, sous-estimée de moitié : tous les genres de la famille sont polyphyléthiques ou présentent un statut monophylétique restant à confirmer. Dans un deuxième temps, l'utilisation de méthodes de délimitation d'espèces basées sur des données moléculaires met en évidence la diversité cryptique très élevée des morpho-espèces étudiées, révélant l'intérêt potentiel des protocoles de taxinomie intégrative chez les organismes morphologiquement simples. Enfin, l'étude de génétique des populations d'une espèce incubatrice d'Aglaopheniidae révèle l'importance de la structuration des populations et de l'isolement par la distance chez cette espèce à plusieurs échelles géographiques (de quelques kilomètres à plusieurs milliers), impliquant une potentielle diversité cryptique extrêmement importante chez cette famille. L'ensemble des connaissances acquises lors de ce travail de thèse fournit un nouveau regard sur la diversité de la famille des Aglaopheniidae, soulignant le potentiel impact du cycle de reproduction sur la diversité phylétique et les processus de spéciation des hydrozoaires incubateurs. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation de plusieurs procédures complémentaires de délimitation d'espèces pour étudier la diversité des organismes morphologiquement simples
Designing biodiversity conservation plans requires knowledge on the biogeographic distribution of taxa but also accurate estimates of species richness and diversification processes. However, measuring the phyletic richness can be biased by the use of inappropriate taxonomical characters, leading to erroneous species delimitation and diversity estimates. This work explores the phyletic richness at several taxonomic levels (generic, specific and intraspecific) of the hydrozoan family Aglaopheniidae (Agassisz, 1862), with a particular focus on the South-Western Indian Ocean. Firstly, using several newly constructed phylogenies based on mitochondrial and nuclear markers, this study reveals that the phyletic diversity of this family is at underestimated by at least 50%: all studied genera are polyphyletic or with doubtful monophyletic status. Then, using several species delimitation methods based on molecular markers, it sheds light on the richness of cryptic diversity of this family, enlightening the potential of using an integrative taxonomic approach on these morphologically simple organisms. Finally, the population genetics of an Aglaopheniidae brooding species shows a high populations structuring with pervasive pattern of isolation by distance at several geographic scales (several to thousands of kilometres), implying a potentially high cryptic diversity existing in this family. The results of this work provide new insights on Aglaopheniidae diversity, underlining the potential influence of reproductive mode on the phyletic diversity and diversification processes of brooding hydrozoan brooders. This thesis further highlights the relevance of using several complementary species delimitation procedures to study the diversity of morphologically simple organisms

Un contrôle précis de la maturation ovocytaire et de la ponte sont essentiels au succès de la reproduction sexuée au sein le règne animal. Ces processus sont coordonnés précisément par des signaux endocriniens et/ou environnementaux, selon les espèces, mais beaucoup reste à apprendre sur leurs régulations. Chez les cnidaires, de nombreuses méduses du groupe des hydrozoaires sont connues pour produire des gamètes en réponse à la transition nuit/jour. Pour caractériser les machineries cellulaires et moléculaires liant la réception de la lumière à l'initiation de la maturation ovocytaire, j'ai étudié la méduse hydrozoaire Clytia hemisphaerica. Mon travail de thèse s’est découpé en trois parties, chacune impliquant l'identification d'un composant moléculaire clé de ce processus.Mon étude initiale faisait partie d'une collaboration avec N. Takeda (Asamushi) et R. Deguchi (Sendai), chercheurs qui avaient, avant le début de ma thèse, identifié chez Clytia les Hormones d'Incitation de Maturation ovocytaire endogènes (MIH) comme étant des tétrapeptides de type WPRPamide, produit par clivage de deux précurseurs à neuropeptides. J'ai montré par hybridation in situ et immunofluorescence que les deux gènes précurseurs du MIH sont exprimés par un type de cellules neurosécrétrices localisées au niveau de l’ectoderme de la gonade, et que les peptides MIH sont sécrétés par ces mêmes cellules suite à une stimulation lumineuse. Cette étude a posé les bases permettant l'identification des régulateurs agissant en amont et en aval du MIH, et plus spécifiquement ceux impliqués dans la photoréception de l’ectoderme de la gonade et la réception du MIH par les ovocytes.Pour identifier le récepteur du MIH de Clytia (CheMIHR) dans les ovocytes, j'ai compilé à partir de données transcriptomiques issues de tissus de gonades, une liste de 16 protéines candidates de la famille des Récepteurs Couplés aux Protéines G (GPCR). J'ai cloné les 16 cDNAs et, utilisant une méthode de « deorphelinisation » de GPCR basée sur de la culture cellulaire (collaboration avec P. Bauknecht et G. Jékély; MPI, Tübingen), j’ai pu identifier un GPCR activée par des peptides MIH synthétiques. Sa fonction in vivo comme récepteur essentiel du MIH a été confirmée par la méthode d'édition génétique CRISPR/CAS9. La délétion ainsi produite, entraînant un déplacement du cadre de lecture au sein du gène CheMIHR, a détérioré la croissance des colonies de polypes et le comportement de ponte des méduses matures. Confirmant la fonction de CheMIHR, la maturation ovocytaire chez des mutants CheMIHR ne pouvait pas être déclenchée par la lumière ou par addition de MIH synthétiques, mais pouvait être rétablie en utilisant des analogues au cAMP, molécule connue pour agir en aval de la réception du MIH dans les ovocytes d’hydrozoaires. Des analyses phylogénétiques ont montré que Clytia MIHR est affilié à un sous-ensemble de familles de neuropeptides de bilaterians impliqués dans divers processus physiologiques, notamment la régulation de la reproduction. Des hybridations in situ sur les méduses Clytia, ont en outre montré l'expression des précurseurs de CheMIH et de CheMIHR dans des cellules neurales hors de la gonade, suggérant un rôle plus large du couple CheMIH-MIHR que la seule initiation de la maturation ovocytaire.Pour mieux comprendre la photoréception des gonades chez Clyita, j'ai montré que la ponte est sélectivement incitée par la lumière bleu-cyan, et mis en évidence, grâce à l’analyse de données de transcriptome de gonade, qu’un photopigment de la famille des Opsin (Opsin9) est hautement exprimé dans l'ectoderme. De façon saisissante, les hybridations in situ ont montré que le gène Opsin9 est exprimé dans les mêmes cellules sécrétant le MIH. L'introduction d'une mutation de changement de cadre de lecture dans le gène Opsin9 via la technologie CRISPR/Cas9 a empêché la maturation ovocytaire et la ponte des méduses mutantes en réponse à la lumière
Tight control of oocyte maturation and of gamete release is essential for successful sexual reproduction in the animal kingdom. These processes are precisely coordinated by endocrine and/or environmental cues, depending on the species, but much remains to be learned about their regulation. Within the Cnidaria, many hydrozoan jellyfish are known to spawn mature gametes following dark/light transitions. To characterise the cellular and molecular machinery linking light reception and oocyte maturation initiation, I have studied the hydrozoan jellyfish Clytia hemisphaerica. My thesis work had three parts, each involving the identification of a key molecular component of this process.My initial study was part of a collaboration with N. Takeda (Asamushi) and R. Deguchi (Sendai), who identified the endogenous oocyte Maturation-Inducing Hormones (MIH) in Clytia as WPRPamide-related tetrapeptides, generated by cleavage of two neuropeptide precursors. I showed by in situ hybridization and immunofluorescence that Clytia MIH is produced by neurosecretory cells of the gonad ectoderm that co-express the two precursor genes, and that it is secreted upon light stimulation. This study paved the way for identification of regulators acting upstream and downstream of MIH release in the gonads, specifically the ones involved in photoreception in the gonad ectoderm, and in MIH reception by the oocytes. To identify the Clytia MIH receptor (CheMIHR) in the oocytes, I compiled a shortlist of 16 candidate G protein-coupled receptors (GPCRs) from gonad transcriptome data. I cloned all 16 cDNAs and, using a cell culture-based "GPCR deorphanization" assay (collaboration with P. Bauknecht and G. Jékély; MPI, Tübingen), identified one GPCR that was activated by synthetic MIH peptides. Its in vivo function as the essential MIH receptor was confirmed by CRISPR/Cas9 gene editing. Introduction of a frame-shift mutation in the CheMIHR gene impaired growth of Clytia polyp colonies and also the spawning behaviour of mature medusae. Confirming the function of CheMIHR, oocyte maturation in CheMIHR mutants could not be triggered by light or by synthetic MIH, but could be restored using cell-permeable analogues of cAMP, known to act downstream of MIH reception in hydrozoan oocytes. Phylogenetic analyses showed that Clytia MIHR is related to a subset of bilaterian neuropeptide hormone receptor families involved in diverse physiological processes, including regulation of reproduction. Accordingly, in situ hybridization showed the expression of Clytia MIH precursors and MIHR in non-gonadal neural cells, suggesting a wider role of Clytia MIH-MIHR besides oocyte maturation initiation.To address gonad photoreception, I showed that Clytia spawning is selectively induced by blue-cyan light, and then identified using gonad transcriptome data an opsin photopigment (Opsin9) highly expressed in the ectoderm. Strikingly, in situ hybridization showed that Opsin9 is expressed in the MIH-secreting cells. Introduction of a frame-shift mutation into the Opsin9 gene via CRISPR/Cas9 prevented oocyte maturation and spawning of mutant jellyfish in response to light. Anti-MIH immunofluorescence and rescue experiments with synthetic MIH showed that the essential function of Opsin9 is upstream of MIH release. Spawning in Clytia thus appears to be regulated by a dual function photosensory-neurosecretory cell type, perhaps retained from a distant metazoan ancestor

Évaluer les stratégies d’histoire de vie d’espèces est indispensable à leur conservation. Un total de 3651 colonies de corail de feu, Millepora platyphylla, ont été mesurées, géoréférencées et collectées dans 5 habitats différents à Moorea afin d’évaluer le contexte biologique et écologique du maintien et du renouvellement des populations. Ce travail de thèse a démontré que la structure des populations diverge entre le lagon et la pente externe. À l’aide de marqueurs microsatellites nouvellement développés, nous avons démontré que cette espèce se reproduit principalement par fragmentation (80%) et que les fragments sont distribués en parfait alignement avec la dispersion des vagues. Les clones d’une même lignée clonale partagés entre habitats expriment différents phénotypes selon leur exposition aux vagues. Surprenamment, M. platyphylla affiche une morphologie vulnérable à la fragmentation dans les habitats exposés à la houle. L’analyse de parenté a révélé une forte contribution de l'autorecrutement (58%), une faible dispersion des propagules sexuées et une tendance à l’agrégation d’individus issus de mêmes parents. Enfin, nous avons démontré de la variabilité génétique intracoloniale, principalement due aux mutations somatiques (mosaïcisme), qui contribue ainsi à augmenter la diversité génétique dans la population. L’interaction de ces processus engendre une diversité génétique et phénotypique élevée dans la population et permet également le renouvellement local et la persistance de cette espèce à Moorea; habitat marginal. Ces stratégies d’histoire de vie augmentent ainsi le potentiel d’adaptation et la résilience de M. platyphylla face aux changements environnementaux
Evaluating life history of species carries important implications for conservation biology. A total of 3651 colonies of the fire coral Millepora platyphylla was measured, georeferenced and collected in 5 different habitats in Moorea to evaluate the biological and ecological context of the population maintenance and renewal. This thesis has demonstrated that the population structure of this species varies greatly between lagoonal and fore reef habitats. Using newly developed microsatellite markers, we have shown that M. platyphylla relies heavily on clonal reproduction via fragmentation (80%) and that the fragments are distributed in perfect alignment with wave energy dispersal. Clonal lineages with clones shared among habitats revealed the ability of a single genotype to express different phenotypes depending on its exposure to swell wave energy. Surprisingly, M. platyphylla invests in a vulnerable morphology to wave-induced breakage in high energy reef habitats. Furthermore, parentage analysis revealed a high contribution from self-seeding (58%), limited dispersal of sexual propagules and sibling aggregations. At last, we have demonstrated intracolonial genotypic variability, mostly from somatic mutations (mosaicism), which creates novel genetic diversity within the population. The interaction of these processes generates a high level of genetic and phenotypic variation within the population and allows for local replenishment and the persistence of this fire coral species in Moorea, a marginal habitat. These life history strategies thus increase the adaptive potential and resilience of M. platyphylla in response to rapid and unpredictable environmental changes

La méduse hydrozoaire Clytia hemisphaerica a une plasticité lui permettant de répondre efficacement à différents types de blessure. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée aux processus cellulaires et moléculaires au cours de la régénération de l’organe digestif regroupant la bouche et l’estomac (appelé ‘manubrium’) chez cette méduse. J’ai pu observer que la réponse à la blessure se décompose en trois phases successives : la cicatrisation, le remodelage de l’ombrelle rétablissant la forme méduse et la régénération de certains des organes manquants. La régénération du manubrium repose sur la formation d’une zone de prolifération locale et sur des migrations de cellules souches venant des gonades. Des éléments structuraux, notamment les fibres musculaires, jouent un rôle clef dans le repatterning de l’ombrelle et la position du manubrium régénéré. J’ai également généré des données transcriptomiques des premiers stades de la régénération. Ces données ont permis d’identifier des marqueurs de différents types cellulaires du manubrium, et d’observer leur réapparition séquentielle au cours de la régénération. Elles ont également révélé que la voie Wnt/β-caténine est la voie de signalisation présentant l’expression la plus dynamique dans le manubrium en régénération, jouant très certainement un rôle important dans la régénération de cet organe. Les travaux réalisés confirment le potentiel de la méduse Clytia comme modèle de régénération permettant d’adresser de nombreuses questions sur le plan cellulaire et moléculaire, et ainsi de mieux comprendre l’évolution des mécanismes de régénération chez les métazoaires
The hydrozoan jellyfish Clytia hemisphaerica displays very efficient wound repair mechanisms after different types of injury. During my PhD, I investigated in the medusa the cellular and molecular processes involved in the regeneration of the feeding organ, called ‘manubrium’, ensuring the function of the mouth and stomach. I could define three successive phases during the wound response: wound healing, remodeling of the umbrella allowing the rapid recovery of the circular medusae shape, followed by the regeneration of some of the missing organs. Manubrium regeneration relies on local proliferation as well as cell migration from the gonads. Structural elements, especially the muscle fibers, play a key role in the repatterning process of the umbrella and the site of manubrium regeneration. I also generated transcriptomic data covering the early steps of regeneration. These data allowed the identification of markers of different cell types of the manubrium and documentation of their sequential reappearance during regeneration. They also revealed dynamic expression profiles for Wnt/β-catenin pathway components in the regenerating manubrium, strongly suggesting important roles for this pathway during regeneration. This work confirmed the potential of Clytia medusae as an experimental model for studying regeneration, allowing conserved cellular and molecular mechanisms to be uncovered, and our knowledge about the evolution of regeneration mechanisms in metazoans to be expanded