1- Contexte scientifique et objectifs du projet

Les interactions cellulaires au cours du développement d’un organisme assurent la croissance et la différenciation coordonnées de cellules au sein des tissus et des organes. Leur compréhension permettra à terme de mieux diagnostiquer des pathologies du développement et donc de développer les thérapeutiques appropriées. Dans cette optique, notre équipe de recherche travaille sur l’organisme modèle qu’est la drosophile. Le développement tissulaire d’un organisme repose sur des activités de gènes et des mécanismes moléculaires qui en résultent. En effet, la mise en place d’un tissu, comme le muscle met en jeu des réactions entre des gènes et des protéines exprimés spécifiquement au cours du développement musculaire.

L’expression des gènes est régulée par des protéines appelées facteurs de transcription. Ces derniers se fixent sur des séquences d’ADN et influent sur le niveau d’expression des gènes (activation ou répression de l’activité). La fixation d’un facteur de transcription sur un module de régulation (CRM) et donc son implication dans le mécanisme étudié peut être observée grâce à la technologie « ChIP on chip » ChEST mise au point par notre équipe. L’activité des gènes, quant à elle, peut être quantifiée par des technologies de type puce à l’ADN. Ces deux types de résultats sont ensuite à mettre en relation avec les phénomènes observables par des technologies d’imagerie (microscopie confocale, IRM). De cette manière, les données globales de l’activité des gènes et de leurs CRMs pourront êtres corrélés aux évènements du développement tels que la mise en place d’un tendon et la croissance des fibres musculaires autour d’un tendon.

2- Description du projet

L’étude de la dynamique de la myogenèse selon les axes suivis par notre équipe va produire des images et des résultats textuels (données de biopuces (identification de gènes), données d’acquisition d’images par microscopie confocale, paramètres de reconstruction 3D et des résultats issus de ChEST. Ces données étant très différentes, il n’est pas possible de les stocker efficacement dans une même base de données : une plateforme centrale sera donc nécessaire pour le traitement et le requêtage sur l’ensemble des données. Le développement se déroulera en deux étapes, premièrement la construction du système d’information et deuxièmement le développement de plusieurs services de traitement de données et d’interaction homme machine.

Le système d’information aura trois composantes :

• Une base de données stockant les paramètres d’acquisition, de reconstruction 3D, de protocole d’analyse transcriptomique et des résultats d’analyse bio-informatique.
• Un serveur d’images et de matrice de transcriptome qui permet d’enregistrer de manière sécurisée des documents de taille importante.
• Un serveur de gestion de données qui permet de distribuer des données dans les deux ensembles précédents et de récupérer des données via des requêtes complexes.

Autour du système d’information, trois services de traitement de données seront mis en place :
Analyse morphologique par imagerie microscopique. A l’aide d’un microscope confocal, il s’agit d’acquérir des séries d’images de coupes optiques de fibres musculaires à plusieurs temps de son développement. Il s’agit en fait d’une exploration spatio-temporelle du développement d’une fibre musculaire. Le système distribuera les résultats de ces expériences vers le système d’information. Il sera complété d’une chaîne logicielle pour l’évaluation de paramètres choisis sur les images, pour la reconstruction tri-dimensionnelle et temporelle de l’évolution de la fibre musculaire, et le développement d’un modèle paramétrique tri-dimensionnel servant de base aux futurs modèles de développement musculaire.
Analyse transcriptomique par utilisation de puces à l’ADN (GeneArray, Affymetrix). Il s’agit d’extraire plusieurs types de cellules impliquées dans le développement du muscle par tri cellulaire grâce aux marquers GFP et de quantifier l’expression génique dans le temps. Le but est de mettre en évidence les gènes dont l’expression est activement régulée au cours du développement musculaire et plus particulièrement au cours des interactions muscle-tendon.
Analyse de l’activité des enhancers par la technologie ChEST basée sur la combinaison des protocoles in vivo et in silico. ChEST permettra d’identifier les modules de régulation des gènes dont l’expression est régulée par les facteurs myogéniques. Les données récoltées par le chaînage bio-informatique de cet outil sont enregistrées sur la base de données.

3- Usage public ou contrôlé

L’outil développé sera à usage public. Toutefois, le laboratoire se réserve le droit de ne pas communiquer l’intégralité des données issues des recherches de ce programme si celles-ci peuvent donner lieu à un brevet.

4- Résultats attendus

Les résultats scientifiques du projet permettront une meilleure compréhension des mécanismes de développement musculaire et l’élaboration d’un modèle spatio-temporel de la myogenèse. Ces connaissances pourront être mises à profit dans le cadre de la compréhension des myopathies et dans une autre mesure dans le cadre de l’amélioration de la qualité de la viande d’élevage. Les résultats de ce programme intéressent déjà différentes entités : le consortium Myores, la société INVITROGEN, G. Junion (Doctorant au sein de l’équipe) porteur de projet d’une entreprise émergente (kits d’analyse basés sur ChEST).

LifeGrid, le système d'information régional