Sylvie Mazan, Sébastien Déjean, Maxence Lanoizelet, Léo Michel, Arnaud Menuet, Kyle John Martin, Aurelie Quillien, Ronan Lagadec, Hélène Mayeur, Patrick Blader, Biologie intégrative des organismes marins (BIOM), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement - UMR5077 (MCD), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Immunologie et Neurogénétique Expérimentales et Moléculaires (INEM), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-16-CE13-0013,AsymmetricBrain,Origine et diversification des asymétries cérébrales chez les vertébrés(2016), Unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement (MCD), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO), Biotechnology and Biological Sciences Research Council, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
We report the adaptation of RNA tomography, a technique allowing spatially resolved, genome-wide expression profiling, to a species occupying a key phylogenetic position in gnathostomes, the catshark Scyliorhinus canicula. We focused analysis on head explants at an embryonic stage, shortly following neural tube closure and of interest for a number of developmental processes, including early brain patterning, placode specification or the establishment of epithalamic asymmetry. As described in the zebrafish, we have sequenced RNAs extracted from serial sections along transverse, horizontal and sagittal planes, mapped the data onto a gene reference taking advantage of the high continuity genome recently released in the catshark, and projected read counts onto a digital model of the head obtained by confocal microscopy. This results in the generation of a genome-wide 3D atlas, containing expression data for most protein-coding genes in a digital model of the embryonic head. The digital profiles obtained for candidate forebrain regional markers along antero-posterior, dorso-ventral and left-right axes reproduce those obtained by in situ hybridization (ISH), with expected relative organizations. We also use spatial autocorrelation and correlation as measures to analyze these data and show that they provide adequate statistical tools to extract novel expression information from the model. These data and tools allow exhaustive searches of genes exhibiting any predefined expression characteristic, such a restriction to a territory of interest, thus providing a reference for comparative analyses across gnathostomes. This methodology appears best suited to species endowed with large embryo or organ sizes and opens novel perspectives to a wide range of evo-devo model organisms, traditionally counter-selected on size criterion.