Projet Embryomics et Bioemergences: Reconstruction du lignage de l’embryon d’oursin et de poisson Danio zébré grâce à des méthodes automatiques de segmentation et de suivi des cellules dans l’espace et le temps

Embryomics et Bioemergences L’embryon Passage d’une cellule totipotente (l’œuf fécondé) à plusieurs milliers (1800 cellules pour la larve d’oursin de 48h, 10 000 pour la larve de poisson de 10h) de cellules différenciées et organisées en tissus, organes… Embryomics et Bioemergences Ecrire l’histoire dynamique de chaque cellule de l’embryon : division, migration, mort cellulaire Définir et mettre en évidence des champs morphogénétiques (sous ensemble de cellules au comportement et devenir identique) Disposer d’une reconstruction ‘modèle’ à laquelle comparer toutes sortes de situations perturbées (Projet Bioemergences)

Le suivi des cellules …à la main Avant Embryomics : Le suivi des cellules …à la main Embryomics : Mesure du comportement cellulaire: vers un embryon synthétique Méthodes mathématiques de segmentation et de suivi des cellules (traitements automatisé des images produites par les biologistes)

Mathématiciens (modélisation de systèmes complexes) Observation d’embryons vivant en microscopie confocale biphotonique/Analyse des images/ Reconstruction/ Tracking Biologistes Stratégies de marquage : Injection dans l’œuf fécondé d’ARNm codant pour des protéines fluorescentes localisées dans la cellule : H2B-mCherry (noyaux) + eGFP-Ras (membranes) Construction de lignées de poissons transgéniques Imagerie bi-photon 2Go/40minutes (24Go en 12h) 2ième microscope Nouveau mircoscope : SPIM , 24x + rapide/ système EB.CMOS (100x + rapides) Mathématiciens (modélisation de systèmes complexes) Filtration du bruit de fond Détection des centres de noyaux Segmentations des noyaux et membranes Suivi des cellules dans le temps (tracking)

Le développement de l’embryon d’oursin en microscopie à lumière transmise Œuf fécondé Stade 16 cellules Stade 32 cellules Jeune Blastula Mésenchyme Blastula Jeune Gastrula Gastrula Pluteus Vue latérale Vues orales Vue latérale

Clivages 5 (32 cells), 6 (56cells), 7(108cells) animal 070529a (3h15pf-6h45pf) Clivages 5 (32 cells), 6 (56cells), 7(108cells) végétatif

Végétatif (aplatissement de la plaque végétative) animal 070621a (13h30pf-15h30pf)

070426d (15hpf-20hpf) Végétatif (formation du blastopore) animal Face Orale (amas de PMCs) 070426d (15hpf-20hpf)

Le développement du poisson zebre en microscopie biphotonique

071018 (5hpf-15hpf) Lignée GscGFPSD3+ Injection ARNm H2b mcherry

2Go/40minutes (24Go en 12h) SPIM , 24x + rapide système EB.CMOS (100x + rapides)

Pascal Calvat Nadine Peyrieras Paul Bourgine Hugues Chaté Marie Dutreix Georges Lutfalla Karol Mikula Jean François Nicolas Alexandro Sarti Ernst Stelzer Francisco Vico Pascal Calvat