Embryon d'oursin et séquençage du génome de l'espèce S. purpuratus : quels apports à l'étude du cycle cellulaire ?

Genome sequencing in the sea urchin embryo: what is new concerning the cell cycle?

CNRS-UMR7628, Observatoire Océanologique de Banyuls, Banyuls-sur-Mer, F-66650 France ; Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, UMR7628, Paris, F-75005 France.

Auteurs de correspondance : anne-marie.geneviere@obs-banyuls.fr antoine.aze@obs-banyuls.fr evenyasmine@yahoo.fr

Reçu : 1 Mars 2007

Résumé

Depuis longtemps, l'oursin est un modèle privilégié pour les recherches sur le développement. De plus, la fécondation et la croissance externe des embryons, leur cycle de division rapide ainsi que leur transparence, appropriée aux techniques de visualisation moléculaire les plus actuelles, font également de l'embryogenèse précoce de l'oursin un modèle de choix pour l'analyse des mécanismes qui régulent la division cellulaire. Ces caractéristiques, ainsi que la position phylogénétique de l'oursin, proche des vertébrés et cependant dans un groupe externe, ont conduit la communauté scientifique travaillant sur ce modèle à séquencer très récemment le génome complet de l'espèce Strongylo-centrotus purpuratus. Ce génome contient un répertoire pratiquement complet des gènes régulateurs de la division cellulaire. La comparaison avec les répertoires équivalents de vertébrés, d'insectes, de nématodes ou de tuniciers donne un nouvel éclairage à l'évolution du contrôle du cycle cellulaire. Chaque famille de gènes comporte chez l'oursin un nombre limité de composants. Chez les vertébrés, de nombreuses familles ont subi une forte expansion (cyclines, kinases mitotiques...), néanmoins d'autres gènes semblent être absents, comme par exemple une nouvelle cycline de type B mise en évidence chez l'oursin. Par ailleurs, certains gènes, que l'on croyait jusque là spécifiques des vertébrés, existent également chez S. purpuratus (MCM9,...). Enfin, il est important de noter l'absence chez l'oursin des inhibiteurs du cycle cellulaire de la famille des INK, qui seraient donc vraisemblablement spécifiques des vertébrés. Cet apport considérable de nouveaux outils moléculaires pour l'oursin donnera sans aucun doute un nouvel essor aux travaux concernant les mécanismes de division dans cette espèce.

Abstract

Sea urchin is a classical research model system in developmental biology; moreover, the external fertilization and growth of embryos, their rapid division cycle, their transparency and the accessibility of these embryos to molecular visualization methods, made them good specimens to analyze the regulatory mechanisms of cell division. These features as well as the phylogenetic position of sea urchin, close to vertebrates but in an outgroup within the deuterostomes, led scientists working on this model to sequence the genome of the species S. purpuratus. The genome contains a full repertoire of cell cycle control genes. A comparison of this toolkit with those from vertebrates, nematodes, drosophila, as well as tunicates, provides new insight into the evolution of cell cycle control. While some gene subtypes have undergone lineage-specific expansions in vertebrates (i.e. cyclins, mitotic kinases,...), others seem to be lost in vertebrates, for instance the novel cyclin B identified in S. purpuratus. On the other hand, some genes which were previously thought to be vertebrate innovations, are also found in sea urchins (i.e. MCM9). To note is also the absence of cell cycle inhibitors of the INK type, which are apparently confined to vertebrates. The uncovered genomic repertoire of cell-cycle regulators will thus provide molecular tools that should further enhance future research on cell cycle control and developmental regulation in this model.