Comment les systèmes sensoriels évoluent-ils ? Les pressions sélectives exercées sur ces systèmes complexes se manifestent à de multiples niveaux, des gènes aux réseaux neuronaux, mais agissent en fin de compte au niveau du comportement. Ce projet abordera donc cette question en commençant par une analyse comparative du comportement guidé par les sens, en utilisant les larves d'ascidies comme modèle. Les larves planctoniques des espèces d'ascidies présentent le plan corporel caractéristique des chordés, un têtard nageur avec un cerveau, une queue et des cellules musculaires (1). Cette composition conservée, associée à une lignée cellulaire invariante et à un système nerveux numériquement simple au sein des ascidies, facilite les comparaisons fonctionnelles et structurelles des cellules et des circuits. Les analyses comparatives du comportement des ascidies sont également facilitées par le grand nombre de connaissances sur le développement larvaire (2) la structure sensorielle (3) et la biomécanique de la locomotion (4) qui ont été accumulées chez de nombreuses espèces de ce groupe. L'intégration de ces connaissances n'a pas été explicitement recherchée. Nous caractériserons une série de comportements sensoriels (gravitaxie, phototaxie, réactions de fuite et barokinèse) chez des espèces d'ascidies ayant une information phylogénétique afin de déterminer quelles caractéristiques comportementales (par exemple, le seuil de sensibilité, les délais de réponse, la mécanique de la nage) sont conservées ou divergentes. Parallèlement, nous utiliserons la microscopie électronique et la microscopie optique pour caractériser le type et la structure des cellules sensorielles de chaque espèce, ainsi que l'organisation globale de leur système sensori-moteur (par exemple, les principaux ganglions, les muscles). Nous établirons une corrélation entre ces informations et les variations comportementales pour au moins un sous-ensemble d'espèces. Une variabilité substantielle des structures sensorielles a été rapportée chez différentes larves d'ascidies (5). Nous nous attendons donc à une variation correspondante du comportement. Ces connaissances seront mises en synergie avec celles issues des travaux en cours sur le développement du système nerveux périphérique (SNP) chez les espèces qui seront utilisées dans cette étude (6). Enfin, nous utiliserons comme référence les données spatiotemporelles à haute résolution de l'ascidie modèle Ciona (7) pour étudier la conservation au niveau moléculaire des molécules clés de la transduction et de la transmission dans les systèmes sensori-moteurs. Cela peut conduire à des expériences de manipulation pour évaluer le rôle de ces molécules dans les comportements étudiés. Cette étude à plusieurs niveaux permettra de mieux comprendre l'évolution des systèmes sensoriels et des comportements qu'ils médiatisent.
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How do sensory systems evolve? Selective pressures on these complex systems

manifest at multiple levels, from genes to neuronal networks, but ultimately act at the

behavioural level. This project will thus address this question starting by a comparative

analysis of sensory-driven behaviour, using ascidian larvae as model. Planktonic larvae

of ascidian species display the characteristic chordate body plan, a swimming tadpole

with a brain, tail and muscle cells (1). This conserved makeup, together with an invariant

cell lineage and a numerically simple nervous system within the ascidians facilitates

functional and structural comparisons of cells and circuits. Comparative analyses of

ascidian behaviour are also aided by the large body of knowledge on the larval

development (2), sensory structure (3), and biomechanics of locomotion (4) that has been

amassed in multiple species in this group. An integration of this knowledge has not been

explicitly pursued. We will characterise a range of sensory-driven behaviours (gravitaxis,

phototaxis, escape responses, and barokinesis) in phylogenetically informative species

of ascidians to determine what behavioural features (e.g. sensitivity threshold, response

delays, swimming mechanics) are conserved or divergent. In parallel, we will use

electron and light microscopy to characterise the type and structure of sensory cells in

each species, as well as their overall sensory-motor system organisation (e.g. major

ganglia, muscles). We will correlate this information with behavioural variation for at least

a subset of the species. Substantial variability in sensory structures has been reported in

different ascidian larvae (5). We thus expect a corresponding variation in behaviour. This

knowledge will synergise with that gained from ongoing work on the development of the

Peripheral Nervous System (PNS) in the species to be used in this study (6). Finally, we will

use as reference the high-resolution spatiotemporal data of the ascidian model Ciona (7) to

investigate the conservation at the molecular level of key molecules in transduction and

transmission in sensory-motor systems. This may lead to manipulation experiments to

assess the role of these molecules in the behaviours investigated. This multilevel

investigation will bring insights into the evolution of sensory systems and the behaviours

they mediate.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Funding category: Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral - SU