Description

Les animaux s'orientent et naviguent dans leur environnement à l'aide de systèmes sensoriels multimodaux. Mais comment s'adaptent-ils lorsqu'un changement environnemental radical les prive de l'une de ces modalités sensorielles majeures? Nous abordons cette question en déchiffrant l'évolution comportementale chez le poisson aveugle des cavernes (Astyanax mexicanus) adapté à l'obscurité, dans un contexte évolutif.
En comparant le comportement de nage des poissons cavernicoles aveugles à celui de leurs congénères voyants vivant dans les rivières, nous avons découvert des différences significatives dans les schémas locomoteurs et les stratégies utilisées pour se déplacer dans leur environnement et réagir aux signaux olfactifs dans l'obscurité, en absence de vision (Blin et al. 2024). Afin d'explorer les bases génétiques de ce changement comportemental, nous avons utilisé la génétique quantitative et des hybrides de deuxième génération issus de croisements entre des poissons A. mexicanus de surface et cavernicoles (approche QTL). Nous avons découvert une architecture génétique complexe sous-jacente aux traits de navigation et de navigation olfactive chez les poissons cavernicoles (en préparation). Le projet de doctorat visera désormais à élucider les bases moléculaires et neuronales de l'évolution adaptative des comportements des poissons cavernicoles. Le projet a deux objectifs, avec des approches complémentaires:

(1) Neurogénétique: notre analyse QTL a identifié des gènes candidats prometteurs qui sous-tendent le contrôle des schémas de nage et de la sensibilité olfactive chez les poissons cavernicoles. Le doctorant contribuera à leur validation fonctionnelle en utilisant plusieurs méthodes : (a) Études d'expression par hybridation in situ chez les poissons cavernicoles et les poissons de surface afin de déterminer si les gènes candidats sont exprimés dans les régions cérébrales attendues en regard du comportement étudié, et exploration de données dans notre atlas RNA-seq en noyau unique afin d'identifier une éventuelle dérégulation de l'expression. (b) Marquage par gènes immédiats précoces comme indicateur de l'activation neuronale pendant les tâches comportementales afin de déterminer si les neurones exprimant le gène candidat participent au circuit qui contrôle le comportement. (c) Génomique comparée des génomes des poissons de grottes et de surface afin d'identifier les changements génétiques à l'origine des changements comportementaux chez les poissons aveugles des grottes. (d) Invalidation CRISPR-Cas9 ou édition de génome du gène candidat en FO (“Crispant”, et/ou dans les lignées établies), suivie de tests comportementaux visant à démontrer la fonction du gène candidat.

(2) Neuroéthologie: les comportements et les phénotypes étudiés en laboratoire (partie 1 ci-dessus) peuvent révéler des mécanismes moléculaires et neuronaux. Cependant, l'analyse des comportements dans la nature, dans l’environnement naturel, est primordiale pour comprendre la nature adaptative et la pertinence physiologique de ces comportements. Le doctorant participera à des études sur le terrain et analysera des films infrarouges du comportement des poissons cavernicoles dans leur habitat naturel afin de décrire « l'espace comportemental phénotypique des poissons cavernicoles ». Ces analyses nous renseigneront sur la manière dont les poissons cavernicoles modulent leur comportement dans leur milieu naturel en réponse à des informations sensorielles, ce qui est essentiel pour leur survie dans leur environnement extrême. Elles éclaireront également notre interprétation des comportements enregistrés dans des conditions contrôlées de laboratoire.

Le « mutant naturel » cavernicole sera un modèle unique permettant d'étudier les processus moléculaires et neuronaux impliqués dans la navigation sensorielle et, de façon plus large, de révéler les principes généraux de la navigation sensorielle et de l'adaptation chez les vertébrés.

Compétences requises

Une formation initiale en neurobiologie est souhaitée. Intérêt pour les modèles 'non-conventionnels' et la biologie de l'évolution souhaités. Techniques utilisées: voir description du sujet.

Bibliographie

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Mots clés

navigation, olfaction, neurogénétique, neuroéthologie, validation de gène candidat, espace phénotypique