Des chercheurs découvrent le "gène de la jeunesse"
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Une étude récente, publiée dans la revue eLife et dirigée par l'Institut de Biologie Évolutionnaire (IBE, CSIC-UPF) et l'IRB Barcelona, a découvert le rôle primordial du gène Chinmo dans le développement des insectes. Par ailleurs, deux autres gènes, Br-C et E93, régulent la maturité chez ces mêmes insectes. On retrouve ces trois gènes également chez les humains, où ils influencent le développement des processus cancéreux, soit en les favorisant, soit en les inhibant.
L'absence de Chinmo dans les cellules réduit la croissance de l'aile (à gauche) par rapport au tissu précurseur de l'aile de contrôle (au milieu), tandis que la sur-expression du gène Chinmo induit une surcroissance du tissu, comme cela se produit dans les processus tumoraux (à droite).
Crédit: IBE
L'étude a porté sur la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster) et la blatte germanique (Blattella germanica). Les résultats montrent que ces gènes ont été conservés tout au long de l'évolution des insectes. Ainsi, ils jouent probablement un rôle clé dans le phénomène de métamorphose.
Dans le cycle de développement des insectes qui subissent une métamorphose complète, comme la mouche, on distingue trois étapes principales: l'embryon, qui se forme à l'intérieur de l'œuf ; la larve (étape juvénile), qui grandit en plusieurs phases ; et la pupe, qui représente la phase de métamorphose et de formation de l'organisme adulte.
Il est établi que le gène Br-C détermine la formation de la pupe chez les insectes. De même, en 2019, l'équipe de l'IBE avait montré que le gène E93 était indispensable pour achever la métamorphose des insectes et entamer la maturation des tissus destinés à former l'adulte. Quant au gène Chinmo, c'est lui qui contrôle l'étape juvénile chez ces organismes.
Lorsque les chercheurs ont supprimé le gène Chinmo chez des spécimens de la drosophile, ils ont remarqué que ces insectes passaient à l'étape de pupe sans achever l'étape juvénile, et progressaient prématurément vers l'étape adulte. Il est donc avéré que le gène Chinmo est essentiel pour le développement juvénile.
Dr Xavier Franch, co-responsable de l'étude, explique que "le gène Chinmo stimule la croissance des tissus pendant la phase juvénile de la drosophile en maintenant les cellules indifférenciées. Tant que Chinmo est exprimé, les cellules ne peuvent pas se différencier, car le gène supprime l'action des autres gènes responsables de la formation des tissus adultes."
Ainsi, pour que la drosophile puisse passer de la phase juvénile à la phase de pupe et réussir sa métamorphose, il est nécessaire d'inactiver le gène Chinmo. L'étude confirme que l'action séquentielle de ces trois gènes, Chinmo, Br-C et E93, coordonne la formation des différents organes qui constituent l'organisme adulte.
Aussi, la famille des facteurs de transcription BTB-ZF, à laquelle appartiennent Chinmo et Br-C, joue un rôle crucial dans les processus cancéreux. Ces protéines sont également présentes chez l'homme. Alors que Chinmo favorise la croissance des tissus et empêche la différenciation, les gènes C-Br et E93 agissent comme des suppressions de tumeurs en activant la maturation des tissus.
La métamorphose complète des insectes, comme les papillons et les mouches, est une innovation évolutive qui est apparue progressivement. "Il est fascinant d'observer comment l'évolution fonctionne en analysant ces gènes chez différentes espèces d'insectes. Le fait que la fonction de Chinmo soit conservée chez des insectes aussi éloignés que les mouches et les cafards nous donne des indices sur l'origine des métamorphoses", explique le Dr David Martin, co-responsable de l'étude.