Computational analysis and modelling of regulatory networks controlling embryonic development ; Analyse et modélisation computationnelles de réseaux de régulations contrôlant le développement embryonnaire

La formation d’un embryon est dictée par la séquence ADN propre à cet organisme. La variabilité génétique donne naissance à une grande diversité morphologique, tout en maintenant une organisation générale robuste. Les mutations présentes dans les régions cis-régulatrices impactent la transcription via des mécanismes épigénomiques. La variabilité d’expression génique qui en découle peut être compensée par des mécanismes trans de rétrocontrôle au sein du réseau de régulation. L’organisation précise de ces interactions cis et trans restent encore difficile à déchiffrer. Afin de mieux saisir l’effet des mutations sur la transcription, j’ai analysé des données génétiques, épigénomiques et transcriptomiques en collaboration avec le laboratoire Furlong (EMBL, Heidelberg). L’utilisation de données allèle-spécifiques de lignées F1 de Drosophile a permis d’inférer les interactions directes en cis entre les niveaux de régulation, suggérant une différence d’action des marques épigénétiques H3K27ac et H3K4me3 sur l’expression des gènes. Pour mieux comprendre l’impact en trans de la structure des réseaux de régulation sur l’expression génique, j’ai ensuite construit un modèle logique de la spécification de l’axe dorso-ventral chez l’embryon d’oursin, en collaboration avec le laboratoire Lepage (iBV, Nice). Les analyses multicellulaires et stochastiques ont permis de détecter les composants clés du réseau, notamment la dynamique de répression mutuelle entre Nodal et BMP. En conclusion, l’analyse de données allèle-spécifique et la modélisation logique m’ont permis de d’étudier les mécanismes de la régulation transcriptionnelle sous deux perspectives complémentaires. ; The development of an embryo derives from the DNA sequence of this organism. Genetic variability gives rise to great morphological diversity, while maintaining a robust general organisation. Mutations present within cis-regulatory regions impact transcription via epigenomic mechanisms. The resulting variability in gene expression can be buffered by tran feedback ...