Le hasard fait bien les choses !

Publié par Isabelle le 23/06/2022 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Nicolas Allègre & Claire Chazaud
Nous sommes toutes et tous issu(e)s d'une cellule unique qui se multiplie d'abord en cellules identiques, et qui ensuite se différencient les unes des autres. Après de nombreuses étapes de différenciation, des cellules aussi diverses que celles de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) ou de l'intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à...) sont produites. Dans une étude publiée dans la revue Nature Communications, les scientifiques montrent que le hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...) peut décider de la future identité de la cellule.

Lors de la différenciation cellulaire, les changements d'identité sont finement régulés par des cascades d'induction de gènes, en général grâce à des changements en amont, internes (par exemple activation (Activation peut faire référence à :) séquentielle de facteurs de transcription) ou externes (échanges moléculaires et/ou mécaniques avec les cellules voisines) à la cellule. Ce sont ces changements en amont qui déterminent la voie de différenciation. Néanmoins dans certains cas le hasard peut décider de la future identité de la cellule.

Quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) après la fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction...) (3 jours chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...) et 6 chez l'humain), la première différenciation cellulaire de l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est...), séparant les futures cellules du placenta (Le placenta est un organe unique qui connecte physiquement et biologiquement l'embryon en...), se fait en fonction de la position interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) ou externe de la cellule, alors que la deuxième différenciation en cellules de l'épiblaste (qui produit toutes les cellules du futur individu) dépend d'un mécanisme aléatoire. Pour devenir de l'épiblaste, une cellule a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de plusieurs facteurs de transcription spécifiques qui coopèrent pour enclencher la différenciation. Or, dans les cellules progénitrices avant la différenciation, ces facteurs de transcription ont des niveaux d'expression variables d'une cellule à l'autre de manière non coordonnée. Le hasard va faire que dans quelques cellules parmi environ 25, ces facteurs vont se retrouver ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) à des niveaux suffisants pouvant déclencher ainsi la différenciation. Seules ces cellules vont pouvoir se transformer en épiblaste. Ainsi, c'est la co-expression aléatoire de ces facteurs qui engagerait la cellule dans la différenciation.

Les scientifiques ont identifié un de ces facteurs de différenciation en épiblaste, NANOG, et montré que sans ce facteur il n'y a pas de différenciation, les cellules restent bloquées au stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) de progénitrice, le développement de l'embryon s'arrête alors. Néanmoins NANOG seul ne semble pas être capable d'induire la différenciation, démontrant que seule la coopération avec d'autres facteurs, encore inconnus, permet cette différenciation.

Ce mécanisme de décision aléatoire a été essentiellement étudié chez les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) ou chez la drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...) mais reste peu exploré chez les mammifères bien qu'impliqué lors de l'hématopoïèse.

Cette découverte est intimement liée à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sur les cellules souches embryonnaires ES (prix Nobel 2007 pour Evans, Capecchi et Smithies) et les cellules pluripotentes induites iPS (Ips est un genre d'insectes de l'ordre des coléoptères, et de la sous-famille des...) (prix Nobel 2012 pour Yamanaka) car ce sont sont les équivalents in vitro des cellules de l'épiblaste. Les cellules ES et iPS peuvent potentiellement produire n'importe quelle cellule d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...) et sont donc des acteurs majeurs pour la thérapie cellulaire (Dans le cadre des biothérapies, la thérapie cellulaire vise à soigner des cellules...). Ainsi comprendre comment ces cellules de l'épiblaste sont produites apporte des avancées sur la connaissance et l'utilisation des cellules souches ES et iPS.


A trois jours de développement chez la souris (ou 6 chez l'humain), les cellules progénitrices ont une composition aléatoire de NANOG (N) et de différents facteurs (F1, F2...). Seules les cellules ayant la bonne combinaison de facteurs (N, F1 et F2; entourées en vert) se différencieront au stade suivant en épiblaste. Panneau de droite: immunomarquage d'un embryon de souris à trois jours de développement avec les cellules de l'épiblaste (rouge). Barre d'échelle: 10 microns.
© Nicolas Allègre & Claire Chazaud

Pour en savoir plus:
NANOG initiates epiblast fate through the coordination of pluripotency genes expression
Nicolas Allègre, Sabine Chauveau, Cynthia Dennis, Yoan Renaud, Dimitri Meistermann, Lorena Valverde Estrella, Pierre Pouchin, Michel Cohen-Tannoudji, Laurent David and Claire Chazaud.
Nature communications 21 juin 2022. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30858-8

Laboratoire:
Institut Génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...), reproduction and développement - GReD (Inserm/CNRS/Université Clermont Auvergne) - 28 place Dunant. 63000 Clermont-Ferrand.

Contact:
Claire Chazaud - Directrice de recherche Inserm - claire.chazaud at uca (Uca est un genre de crabes de la famille des Ocypodidae. Il regroupe une centaine d'espèces de...).fr
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