Marion Coolen, Agnès Boutet, Patrick Wincker, Benoit G. Godard, Shigehiro Kuraku, Sylvie Mazan, Corinne Da Silva, Laurent Laguerre, Sophie Le Panse, Susana Ferreiro-Galve, Aurélie Gombault, Julie Poulain, Wilfried Carre, Ronan Lagadec, Mer et santé (MS), Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Neurobiologie et Développement (N&eD), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Immunologie et Embryologie Moléculaires (IEM), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Immunologie et Neurogénétique Expérimentales et Moléculaires (INEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO), Instituto de Neurociencias, Universidad de Alicantes, Institut de Génomique d'Evry (IG), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Genome Resource and Analysis Unit (GRAS), RIKEN Center for Developmental Biology, ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (FR2424), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Région Bretagne, Agence Nationale de la Recherche (France), Centre National de la Recherche Scientifique (France), Université Pierre et Marie Curie, Université d’Orléans, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (ABIMS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), and Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR)
In order to gain insight into the impact of yolk increase on endoderm development, we have analyzed the mechanisms of endoderm formation in the catshark S. canicula, a species exhibiting telolecithal eggs and a distinct yolk sac. We show that in this species, endoderm markers are expressed in two distinct tissues, the deep mesenchyme, a mesenchymal population of deep blastomeres lying beneath the epithelial-like superficial layer, already specified at early blastula stages, and the involuting mesendoderm layer, which appears at the blastoderm posterior margin at the onset of gastrulation. Formation of the deep mesenchyme involves cell internalizations from the superficial layer prior to gastrulation, by a movement suggestive of ingressions. These cell movements were observed not only at the posterior margin, where massive internalizations take place prior to the start of involution, but also in the center of the blastoderm, where internalizations of single cells prevail. Like the adjacent involuting mesendoderm, the posterior deep mesenchyme expresses anterior mesendoderm markers under the control of Nodal/activin signaling. Comparisons across vertebrates support the conclusion that endoderm is specified in two distinct temporal phases in the catshark as in all major osteichthyan lineages, in line with an ancient origin of a biphasic mode of endoderm specification in gnathostomes. They also highlight unexpected similarities with amniotes, such as the occurrence of cell ingressions from the superficial layer prior to gastrulation. These similarities may correspond to homoplastic traits fixed separately in amniotes and chondrichthyans and related to the increase in egg yolk mass., This work was funded by Région Centre, Région Bretagne (EVOVERT grant number 049755; PEPTISAN project), National Research Agency (grant ANR-09-BLAN-026201), CNRS, Université d'Orléans and Université Pierre et Marie Curie. BGG benefited from a Région Bretagne fellowship.