Doctorat sur les changements de forme des cellules au cours de l'embryogenèse : application à l'oursin (h/f)

Étude des changements de forme des cellules au cours de l’embryogenèse : application à l’oursin.

Activités :
- Travaux d’expérimentation (numérique)
- Écriture de code
- Génération de résultat
- Présentation (orale) des résultats obtenus
- Rédaction d’articles scientifiques

Compétences :
- Connaissances en traitement d'images, de préférence en 3D
- Compétences informatiques : programmation (python), traitement d'images/bibliothèques graphiques
- Anglais écrit et parlé

Expérience souhaitée : Master en informatique ou en mathématiques appliquées (avec intérêt pour la biologie) ou en bio-informatique (avec intérêt pour l'informatique).


Contexte de travail

Ce poste est à pourvoir au sein de l'équipe Morpheme - Pôle SIS du Laboratoire i3S UMR 7271 à Sophia Antipolis. Le Laboratoire d'informatique, Signaux et Systèmes de Sophia Antipolis (i3S), créé en 1989, mène des recherches en sciences informatiques. Avec près de 300 personnes, enseignants-chercheurs d'Université Côte d'Azur, chercheurs CNRS et Inria, personnels administratifs et techniques, doctorants et stagiaires, il est l'un des plus grands laboratoires publics de la Côte d'Azur et a été l'un des premiers à être établi dans le parc technologique de Sophia Antipolis.
La biologie du développement vise à mieux comprendre la morphogenèse. Les études par imagerie représentent donc une méthode de choix. Désormais, les techniques de microscopie permettent d'acquérir des séquences temporelles d'images 3D avec une résolution spatio-temporelle suffisante pour suivre le développement d'un embryon ou d'un organe à l'échelle subcellulaire [1]. Alors que chaque image fixe permet d'individualiser chaque cellule, l'étude des séries temporelles peut permettre d'extraire la lignée cellulaire et donc de suivre une cellule au cours du développement et de reconnaître la division cellulaire.
L'acquisition de séries 3D+t permet d'obtenir d'énormes quantités de données. Il est évident que l'analyse manuelle d'un tel nombre d'images n'est pas possible et des outils d'analyse d'images sophistiqués ont été développés ces dernières années dans ce but particulier [2]. Une première étude [3] a déjà permis de segmenter les cellules et de les suivre dans le temps, chaque acquisition étant composée de plus d'une centaine d'images 3D. Cette approche a été adaptée avec succès à des séries temporelles d'images d'embryons d'oursins [4] dans le cadre d'une recherche conjointe entre l'équipe de Morpheme et l'équipe de Rauzi qui a abouti à la segmentation de plusieurs acquisitions microscopiques 3D+t d'embryons d'oursins en développement. Cela a permis une morphométrie quantifiée des cellules de l'embryon tout au long de l'acquisition. Ces résultats donnent accès à une analyse morphométrique détaillée de la forme des cellules individuelles.
Nous nous intéressons à la phase de gastrulation de l'embryon d'oursin. Durant cette phase, une cavité apparaît, ce qui implique des contraintes mécaniques au niveau cellulaire. Ces contraintes sont également à l'origine d'une évolution spécifique de la forme des cellules. Le but de cette thèse est d'identifier les modifications morphologiques et topologiques 3D au niveau cellulaire qui sont corrélées à la gastrulation. Plus précisément, l'évolution de la forme des cellules en 3D sera caractérisée au niveau individuel et la population de cellules présentant une évolution similaire, que ce soit au sein d'un seul embryon ou au sein d'une population d'embryons, sera analysée plus en détail afin de caractériser un comportement global. Dans un premier temps, les cellules dites "bouteilles", où le rapport entre les surfaces basales et apicales évolue rapidement, seront étudiées, ainsi que l'intercalation cellulaire. Des techniques de classification/regroupement permettront de caractériser des sous-populations de cellules dans les embryons en développement.

Bibliographie
[1] PJ Keller, “Imaging Morphogenesis: Technological Advances and Biological Insights,” Science, vol. 340, no. 6137, pp. 1234168+, June 2013.
[2] R Fernandez, P Das, V Mirabet, E Moscardi, J Traas, JL Verdeil, G Malandain, and C Godin, “Imaging plant growth in 4-d: robust tissue reconstruction and lineaging at cell resolution,”Nat Meth, vol. 7, pp. 547–553, 2010.
[3] Guignard, L., Fiuza, U.-M., Leggio, B., Laussu, J., Faure, E., Michelin, G., Biasuz, K., Hufnagel, L., Malandain, G., Godin, C., and Lemaire, P. (2020). Contact-area dependent cell communications and the morphological invariance of ascidian embryogenesis. Science, accepted for publication.
[4] Moullet, A. (2020) “Automated segmentation of sea urchin embryos”, Ms thesis.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.


Contraintes et risques

Aucun