1. Contact-dependent cell-cell communications drive morphological invariance during ascidian embryogenesis
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Julien Laussu, Christophe Godin, Emmanuel Faure, Grégoire Malandain, Bruno Leggio, Patrick Lemaire, Lars Hufnagel, Léo Guignard, Ulla-Maj Fiuza, Centre de recherche en Biologie Cellulaire (CRBM), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1), Simulation et Analyse de la morphogenèse in siliCo (MOSAIC), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (EMBL), Morphologie et Images (MORPHEME), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut de Biologie Valrose (IBV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Signal, Images et Systèmes (Laboratoire I3S - SIS), Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de psychologie cognitive (LPC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Faure, Emmanuel, Centre de recherche en Biologie cellulaire de Montpellier (CRBM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Real Expression Artificial Life (IRIT-REVA), Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Signal, Images et Systèmes (Laboratoire I3S - SIS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modeling plant morphogenesis at different scales, from genes to phenotype (VIRTUAL PLANTS), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), and Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Signal, Images et Systèmes (Laboratoire I3S - SIS)
- Subjects
0303 health sciences ,030302 biochemistry & molecular biology ,Cell ,Embryogenesis ,Robustness (evolution) ,[SDV.BDD.EO] Life Sciences [q-bio]/Development Biology/Embryology and Organogenesis ,Embryo ,Biology ,Invariant (physics) ,Embryonic stem cell ,03 medical and health sciences ,medicine.anatomical_structure ,[SDV.BDD.EO]Life Sciences [q-bio]/Development Biology/Embryology and Organogenesis ,Evolutionary biology ,medicine ,[INFO]Computer Science [cs] ,Genetic variability ,Developmental biology ,[SDV.BDD]Life Sciences [q-bio]/Development Biology ,030304 developmental biology - Abstract
bioRxiv preprint first posted online Dec. 24, 2017; doi: http://dx.doi.org/10.1101/238741. The copyright holder for this preprint (which was not peer-reviewed) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in perpetuity. It is made available under a CC-BY-NC 4.0 International license.; Canalization of developmental processes ensures the reproducibility and robustness of embryogenesis within each species. In its extreme form, found in ascidians, early embryonic cell lineages are invariant between embryos within and between species, despite rapid genomic divergence. To resolve this paradox, we used live light-sheet imaging to quantify individual cell behaviors in digitalized embryos and explore the forces that canalize their development. This quantitative approach revealed that individual cell geometries and cell contacts are strongly constrained, and that these constraints are tightly linked to the control of fate specification by local cell inductions. While in vertebrates ligand concentration usually controls cell inductions, we found that this role is fulfilled in ascidians by the area of contacts between signalingand responding cells. We propose that the duality between geometric and genetic control of inductions contributes to the counterintuitive inverse correlation between geometric and genetic variability during embryogenesis.
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- 2017
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