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Article présenté :Titre« The NK Homeobox gene cluster predates the origin of Hox genes »

Larroux et al., 2007. Current Biology 17, 706-710

Présentation orale de l’UE DOMRUIZ CésarURVOIS Félix

Introduction

• A travers de l´évolution des gènes Hox (appartenant a la famille des gènes NK) les chercheurs apportent un outil supplémentaire pour établir la phylogénie des Métazoaires.

• Les gènes NK étaient originairement concentrés dans un Cluster qui à subit des modifications structurelles et numériques au cours de l’évolution des métazoaires.

• Quelles ont été les mécanismes impliqués dans la diversification des gènes NK? En quoi ces gènes permettent-ils d’établir la phylogénie des métazoaires?

* Larroux et al., 2007. Current Biology 17, 706-710

Introduction Contenu de la publication Critiques Complément

Glossaire:CLUSTER: Ensemble / set de gènes qui sont spatialement et fonctionnellement

proches.

GÉNES HOMEOTIQUES: gènes intervenant dans le développement. Ils sont entre autres responsables de la mise en place du plan d’organisation (axe de polarité).

Gènes intervenant en la mise en place du plan d´organisation (axe de polarite), et le développement du bauplan (ParaHox, Hox, EGHbox, Antennapedia) .

Homeobox : séquence nucléotidique (environ 180 pb) présente dans la séquence des gènes homéotique et codant pour un homéodomaine.

Homéodomaine : protéine (environ 60 acides aminés) ayant souvent fonction de facteur de transcription modulant l’activité d’une cascade de gènes et initiant une différentiation cellulaire.

Gènes analogues : gènes ayant des fonctions similaires, mais ne résultant pas d’un gène ancestral commun

Gènes homologues : gènes fonctionnellement et (généralement) spatialement proches issus d’un gène ancestral commun.

Gènes orthologues : gènes homologues présents chez différentes taxons dont la spéciation a eu lieu après la divergence

Gènes paralogues : gènes homologues présents chez une taxon, la spéciation a eu lieu parallèlement au sein de la lignée


L’ancêtre commun des métazoaires avait un gène homéotique ANTP

ANTP


Apparition du NK cluster

ANTP

PROTO NK CLUSTER

Msx, Nk2-4, Hex, (Tlx), (Nk5-7)----(bar)



Evolution des gènes du NK cluster chez les Porifera

Tlx --- Prox2

BarH-Like

Duplicatio

n du

NK 5-7a,b

ANTP

PROTO NK CLUSTER

Pas gènes Hox



Première phase d’expansion (intense) des gènes homéotiques

Tlx --- Prox2

BarH-Like

Duplicatio

n du

NK 5-7a,b *

ANTP

*

Multiplication 3Xdes gènes

Homéotique!!!

PROTO NK CLUSTER

Pas gènes Hox

ProtoHox(Hox, ParaHox, EHGBox)



Deuxième phase d’expansion des gènes homéotiques et des gènes Hox

Tlx --- Prox2

BarH-Like

Duplicatio

n du

NK 5-7a,b *

ANTP

*

Multiplication 3Xdes gènes

Homéotique!!!

ProtoHox(Hox, ParaHox, EHGBox)

28 gènes orthologuesExpression

Importante des gènes

Hox

Mésoderme

PROTO NK CLUSTER

Pas gènes Hox


• Parmi les gènes ANTP, le cluster de gènes NK semble être commun à tout les métazoaires et était donc présent chez cet AC

• La diversification et l’augmentation du nombre de gènes NK aurait participé à la complexification chez les métazoaires.

• L’étude les gènes homéotiques NK et Hox conforte l’hypothèse concernant la systématique des métazoaires établit alors. Cependant cela ne ressoude pas les problèmes liés à la position supposée basale des placozoaires au sein des métazoaires.

Conclusions:


Critique du contenu de l’article• L’un des aspects les plus critiquable de cet article consiste en l’utilisation

d’une seule espèce (A. Queenslandica, Demospongea) pour étudier les liens phylogénétiques existants entre les Porifera et les Eumétazoaires.

L’analyse de plusieurs espèces de Porifera (Homoscleromorpha) réfute par exemple la supposition d’un clade unique regroupe NK 5, 6 et 7 . En réalité NK 5 appartiendrait à un clade différent de celui de NK6 et NK7 (Gazave, 2008).

• Les séquences des homéodomaines de gènes NK chez A. queenslandica contiennent peu d’information. Les résultats peuvent donc être pris avec plus de précaution, ces comparaisons sont basées sur de petites séquences (ou ayant des homologies parfois faibles) et augmente donc potentiellement la marge d’erreur pour l’interprétation.


Forme• Figures• Figure 1 Premièrement : beaucoup de gène apparaissent sans jamais être cités

dans l’article, à l’opposé beaucoup de branches ne correspondent à rien, on ne sait pas ce qu’elles représentent, ni ce que c’est. Deuxièmement : on ne sait pas sur quelle branche certains gènes se situent, exemple : les gènes NK5-7.


• Figure 2 : Bien qu’il y ait une échelle, tous les gènes sont représentés par des « ovales » de même taille et ne donnant aucune idée de la taille d’un gène par rapport à leur espacement. Les ovales gris ici représentés codent pour diverses protéines ayant des similitudes avec des protéines déjà connues et étudiées mais ces gènes ne sont pas des homeobox. Les détails concernant ces gène sont inutiles au lecteur car il n’en est jamais question dans l’article.


• Figure 3 : le phénomène de cis duplication est mal représenté. Les auteurs placent de nombreux gènes dont il n’est jamais question dans l’article.


• Précision dans la terminologie Dans l’article les auteurs utilisent le terme « éponge » à de nombreuses reprises. Parfois il précise qu’il y inclus aux éponges les éponges calcaires, ou parfois qu’il s’agit uniquement des éponges siliceuses. Au final on n’est plus certain de ce dont il parle exactement quand ils utilisent le mot éponge.


Les plus par rapport à l’article• L’hypothèse de existence de familles de gènes homéotiques (Msx, Dll,

Dll) chez les métazoaires est à présent fortement soutenue. Cependant les relations phylogénétiques entre et au sein de ces familles sont encore mal connues.

• La supposition que les gènes NK et le cluster associé forment un groupe monophylétique (Laroux et al., 2007) n’est pas soutenue(Gazave et al., 2008).

• HomoNk gènes chez les Homoscleromorphes. L’élargissement des recherches d’homologues aux gènes NK chez les Porifera change l´organisation des arbres phylogénétiques.

• L’étude des gènes HomoNK soutient l’hypothèse que les Homosleromorphes ont divergés antérieurement aux Calcarea et Demospongea au sein des Porifera.

• L´étude des voies Wnt peuvent fournir de nouveaux outils pour la compréhension de l’histoire évolutive des mécanismes permettant la mise en place de polarité chez les métazoaires (Windsor et Leys, 2010).


• Laroux, C., Fahey,B., Degnan, S., Adamski, M., Rokhsar, D et Degnan B. 2007. The NK Homeobox gene cluster predates the origin of Hox genes. Curr. Bio. 17: 706-710.Supplémentaire information: http://www.cell.com/current-biology/supplemental/S0960-9822%2807%2901075-5

• Gazave, E., Lapébie, P., Renard, E., Bézac, C., Boury-Esnault, N., Vacelet, J., Pérez, T., Manuel, M et Borchiellini C. 2008. NK homeobox genes with choanocyte-specific expression in homoscleromorph sponges. Dev. Genes. Evol. 218: 479-489.

• Windsor, P et Leys, S. 2010. Wnt signail induciton in the sponge aquiferous system: evidence for an ancient origin of the organizer. Evolution and Development. 12,5; 484-493

Bibliographie:

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