Cours de biologie évolutive du développement

Leçon 1 • Concepts fondamentaux et terminologie

Définit l'homologie, l'analogie, la pléiotropie et la modularité telles qu'utilisées dans l'évolution du développement. Une terminologie précise évite les erreurs conceptuelles tout au long du cours.

Leçon 2 • Histoire et portée de l'évo-dévo

Retrace le champ de l'embryologie classique à travers la synthèse moderne jusqu'à l'évo-dévo. Fournit un contexte historique qui ancre tous les concepts mécanistiques ultérieurs.

Leçon 3 • Cartographie génotype-phénotype

Explique comment la variation génétique se traduit en résultats morphologiques via les processus de développement. Relie la génétique moléculaire au changement évolutif macroscopique.

Leçon 1 • Réseaux de facteurs de transcription

Analyse les réseaux de régulation génique (GRN) construits à partir de facteurs de transcription qui contrôlent le destin cellulaire. Démontre comment la topologie du réseau contraint et permet le changement évolutif.

Leçon 2 • Conservation des gènes de la boîte à outils entre les embranchements

Compare l'utilisation des gènes de la boîte à outils chez les vertébrés, les insectes et les échinodermes pour révéler une homologie profonde. Renforce le concept selon lequel la diversité morphologique provient de changements géniques régulateurs, et non structurels.

Leçon 3 • Voies de signalisation dans la mise en place

Examine les voies Wnt, Hedgehog, Notch et BMP en tant que signaux développementaux réutilisés. Montre comment le redéploiement des voies sous-tend la nouveauté morphologique.

Leçon 4 • Gènes Hox et mise en place de l'axe

Couvre l'organisation des gènes Hox, la colinéarité et leurs rôles dans la spécification de l'axe antéro-postérieur. Établit le paradigme des régulateurs développementaux conservés conduisant à la diversité des plans d'organisation.

Leçon 1 • Détection des changements régulateurs dans les génomes

Présente les approches de génomique comparative, d'ATAC-seq et de ChIP-seq pour identifier les éléments régulateurs fonctionnels. Équipe les étudiants pour évaluer les preuves empiriques de l'évolution cis-régulatrice.

Leçon 2 • Pléiotropie, modularité et évolvabilité

Relie l'architecture modulaire des enhancers à une pléiotropie réduite et à une évolvabilité accrue. Montre comment la modularité régulatrice permet une évolution spécifique à un caractère sans perturbation systémique.

Leçon 3 • Études de cas en évolution régulatrice

Examine la pigmentation, les membres et l'évolution du squelette comme études de cas documentées d'évolution cis-régulatrice. Ancre les principes abstraits dans des exemples validés empiriquement que les étudiants peuvent consulter.

Leçon 1 • Types de contraintes développementales

Classe les contraintes physiques, génétiques et épigénétiques qui restreignent la variation phénotypique. Établit une taxonomie que les étudiants appliquent lors de l'analyse des schémas évolutifs.

Leçon 2 • Canalisation et assimilation génétique

Couvre le modèle de canalisation de Waddington et le mécanisme d'assimilation génétique des réponses plastiques. Relie le tamponnement développemental à l'innovation évolutive sous stress environnemental.

Leçon 3 • Biais développemental et variation

Explique comment les processus développementaux génèrent une variation phénotypique non aléatoire, biaisant l'évolution. Distingue le biais développemental de la sélection naturelle en tant que force évolutive.

Leçon 4 • Schémas phylogénétiques de contrainte

Utilise des méthodes phylogénétiques comparatives pour détecter les signatures de contrainte dans les données morphologiques. Relie le mécanisme développemental à l'analyse des schémas macroévolutifs.

Leçon 1 • Allométrie et mise à l'échelle de la croissance

Couvre la croissance isométrique et allométrique, les lois d'échelle et leurs bases développementales. Relie la régulation de la croissance à l'évolution des proportions corporelles et de la taille des organes.

Leçon 2 • Hétérochronie : concepts et classification

Définit l'hétérochronie et présente le modèle horloge-décalage avec les catégories de pédomorphose et de péramorphose. Fournit le cadre analytique pour les comparaisons évolutives basées sur la chronologie.

Leçon 3 • Évolution des histoires de vie et développement

Relie les changements de chronologie développementale aux compromis d'histoire de vie, y compris le taux de maturation et la chronologie de la reproduction. Intègre le contexte écologique dans l'analyse développementale évolutive.

Leçon 4 • Hétérotopie et redéploiement spatial

Définit l'hétérotopie comme des déplacements spatiaux de l'emplacement d'un processus développemental et la distingue de l'hétérochronie. Illustre comment l'expression ectopique conduit à la nouveauté morphologique.

Leçon 1 • Mécanismes épigénétiques dans le développement

Couvre la méthylation de l'ADN, la modification des histones et le remodelage de la chromatine en tant que régulateurs développementaux. Établit la boîte à outils moléculaire pour comprendre les contributions épigénétiques à l'évolution.

Leçon 2 • Construction de niche et rétroaction développementale

Présente la théorie de la construction de niche et comment les organismes modifient les environnements qui rétroagissent sur le développement. Relie la plasticité développementale à la dynamique éco-évolutive.

Leçon 3 • Mécanismes de plasticité phénotypique

Analyse les normes de réaction, les commutateurs développementaux et le polyphénisme comme formes de plasticité adaptative. Montre comment la plasticité peut précéder et faciliter le changement évolutif génétique.

Leçon 1 • Cooptation et réaffectation développementale

Examine comment les programmes développementaux existants sont recrutés pour construire de nouvelles structures. Fournit une alternative mécanistique à l'origine de novo pour la plupart des nouveautés évolutives.

Leçon 2 • Duplication génique et subfonctionnalisation

Couvre l'évolution des paralogues via les modèles de néofonctionnalisation, de subfonctionnalisation et de dosage. Explique comment l'expansion des familles de gènes génère le matériau brut pour l'innovation développementale.

Leçon 3 • Origines des plans d'organisation et explosion cambrienne

Évalue les hypothèses développementales pour la diversification rapide des plans d'organisation animaux. Intègre les données fossiles, génomiques et développementales pour évaluer les explications concurrentes.

Leçon 4 • Origine de nouveaux types cellulaires

Analyse les combinaisons de facteurs de transcription et le réarrangement des GRN qui produisent de nouvelles identités cellulaires. Relie l'évolution des types cellulaires à l'innovation des organes et des plans d'organisation.

Leçon 1 • Synthèse moderne et ses limites

Passe en revue les postulats de la Synthèse moderne et identifie les phénomènes qu'elle explique de manière inadéquate. Prépare le terrain pour comprendre pourquoi un cadre étendu est nécessaire.

Leçon 2 • Débats actuels et orientations futures

Passe en revue les controverses actives, notamment la portée de l'EES, le rôle de la dérive et le statut des contraintes développementales. Prépare les étudiants à s'engager de manière critique dans la littérature primaire.

Leçon 3 • Macroévolution à travers une lentille développementale

Applique les mécanismes développementaux pour expliquer les schémas macroévolutifs, notamment la stase, la disparité et les innovations clés. Fait le pont entre les échelles micro- et macroévolutives en utilisant des données développementales.

Leçon 4 • Intégration de l'écologie et du développement

Examine l'éco-évo-dévo comme l'intégration du contexte écologique dans l'analyse développementale évolutive. Montre comment les signaux environnementaux façonnent les programmes développementaux et les trajectoires évolutives.