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Posté par Adrien le Vendredi 19/01/2018 à 00:00
Un ancien mécanisme pour savoir où mettre sa tête
La régionalisation antéro-postérieure du système nerveux des vertébrés est mise en place par la voie Wnt. Sébastien Darras du laboratoire de Biologie intégrative des organismes marins, en collaboration avec des chercheurs américains, montre qu'un ver (Les vers constituent un groupe très hétérogène d'animaux invertébrés qui partagent une caractéristique commune, à savoir un corps...) marin, l'hémichordé Saccoglossus kowalevskii, utilise le même mécanisme pour définir son axe antéro-postérieur. Ces résultats qui révèlent l'origine ancienne de ce mécanisme, ont été publiés le 16 janvier 2018 dans la revue PLoS Biology.


Figure: A) Arbre phylogénétique des deutérostomes. B) L'ectoderme de l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la première...) d'hémichordé est subdivisé en trois régions: la région antérieure du proboscis et du collier (bleu clair), la région intermédiaire du tronc (Un tronc peut être :) antérieur (bleu moyen) et la région la plus postérieure (bleu foncé). Ces trois régions correspondent à des zones du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il...) central des vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa version moderne exclut les myxines, est...) qui sont régulées de la même manière par Wnt.
© Sébastien Darras

La voie de signalisation Wnt permet aux cellules de communiquer entre elles via des messagers extra-cellulaires, les ligands Wnt. Cette voie participe à de nombreux processus chez l'embryon et chez l'adulte (cellules souches) et elle est impliquée dans différentes pathologies telles que le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est menacée. Ces cellules...). L'étude de cette voie chez diverses espèces animales a mis en évidence son rôle dans la mise en place de l'axe antéro-postérieur de l'embryon (où placer la tête, le tronc, la queue). Les Wnt étant exprimés en postérieur et les antagonistes en antérieur, il a été proposé qu'un gradient d'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) établit l'axe antéro-postérieur, de forts niveaux définissant le postérieur et de faibles niveaux l'antérieur. Ce modèle n'a néanmoins été validé que dans deux situations assez éloignées, la formation du système nerveux central des vertébrés au cours de l'embryogenèse et la régénération de la planaire (Les planaires sont des vers plats libres nageurs ou rampants. Des espèces vivent en mer, d'autres en eau douce, jusque dans les sols très...).

Pour tester ce modèle, les chercheurs ont étudié un ver marin, l'hémichordé Saccoglossus kowalevskii. Les hémichordés sont le groupe frère des échinodermes et proches évolutivement des chordés, un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) qui comprend les vertébrés et les groupes d'invertébrés tuniciers et céphalochordés (Figure). Les hémichordés occupent donc une position phylogénétique clef (Au sens propre, la clef ou clé (les deux orthographes sont correctes) est un dispositif amovible permettant d'actionner un mécanisme.) pour étudier l'origine des chordés et l'émergence des vertébrés.

L'analyse du répertoire des acteurs de la voie Wnt et de leur déploiement au cours du développement embryonnaire de S. kowalevskii, a mis en évidence une localisation prédominante des ligands Wnt en postérieur et des antagonistes en antérieur qui est compatible avec un gradient postéro-antérieur d'activité Wnt. Des approches fonctionnelles de modulation de la voie Wnt et d'embryologie classique ont permis de subdiviser l'ectoderme en 3 régions: 1) la région antérieure dont la formation nécessite un blocage de la voie Wnt, 2) une région intermédiaire dont la spécification dépend de l'activité de la voie Wnt et 3) la région la plus postérieure qui est initialement définie, de manière surprenante, indépendamment de Wnt.

Ces résultats mettent en évidence une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le qualifier...) très similaire à celle qui a été observée chez les vertébrés, car les 3 régions identifiées correspondent au plan transcriptionnel aux 3 subdivisions du système nerveux des vertébrés (cerveau antérieur, cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses...) moyen et cerveau postérieur/moelle épinière) dont la formation est régulée par Wnt. Ces résultats confortent donc l'idée d'une fonction ancienne pour la voie Wnt dans la mise en place et la régionalisation de l'axe antéro-postérieur.

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Source: CNRS-INSB
 
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