Inferring biological age from the transcriptome to uncover intergenerational effects of pheromone on embryonic gene expression dynamics in in C. elegans
Estimer l’âge biologique à partir du transcriptome pour étudier l’impact intergénérationnel des phéromones sur les dynamiques d’expression génique chez l’embryon de C. elegans
Résumé
The environment influences not only the behavior and physiology of an organism, but can also impact its descendents. In the nematode model C. elegans, perception of social cues (pheromones) elicits such intergenerational effects, notably increasing generation time of the progeny. Here, I characterize the molecular changes in embryos caused by parental pheromone exposure by profiling gene expression in single individuals. To achieve this, I first developed a robust computational method that infers age from the transcriptome in diverse organisms and sample types, makes it possible to detect and correct for developmental bias in gene expression data, and allows us to bypass synchronization and staging challenges for embryo collection. Then, I adapted experimental techniques used for sorting and profiling single cells to single embryos in order to improve throughput, revealing great potential for accessible and cost-efficient studies at large scale. Armed with these methods, I could then profile genome-wide gene expression across embryo development in the progeny of pheromone-exposed and control parents. I show that the developing nervous system and sensory organs are influenced by parental neuronal perception of the environment, likely changing how progeny will experience their own surroundings.
L'environnement n'influence pas seulement le comportement et la physiologie d'un organisme, mais peut également avoir un impact sur sa descendance. Dans le nématode modèle C. elegans, la perception de l'environnement social (phéromones) déclenche de tels effets intergénérationnels, augmentant notamment le temps de génération de la progéniture. Dans mes travaux, je caractérise les changements moléculaires dans les embryons causés par l'exposition des parents aux phéromones en profilant l'expression des gènes à l'échelle de l’individu. Pour y parvenir, j'ai d'abord développé une méthode computationnelle robuste capable d'estimer l'âge à partir du transcriptome dans divers organismes et types d'échantillons, qui permet de détecter et de corriger les biais liés au développement dans les données d'expression génique, et nous permet de contourner les défis de synchronisation et de stadification pour la collecte des embryons. J'ai ensuite adapté des techniques expérimentales initialement utilisées pour trier et profiler les cellules uniques (single-cell) aux embryons individuels pour permettre un haut débit, révélant un important potentiel pour mener des études à grande échelle de manière accessible et à moindre coût. Armé de ces méthodes, j'ai ensuite pu profiler l'expression des gènes à l'échelle du génome tout au long du développement de l'embryon chez la progéniture de parents exposés aux phéromones et de témoins. Je montre que l’expression génique du système nerveux et des organes sensoriels est influencée au cours de leur développement par la perception neuronale de l'environnement des parents, ce qui change certainement la manière dont la progéniture percevra son propre environnement.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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