Une "ola" pour le développement des embryons

Publié par Adrien le 12/09/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
L'élaboration progressive d'un embryon au cours de son développement est codée par des gènes... mais pas seulement. Dans une étude publiée dans la revue Nature, les scientifiques décrivent une déformation progressive de cellules embryonnaires semblable à une vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les...). En utilisant une combinaison (Une combinaison peut être :) d'outils génétiques et informatiques, ils ont montré que chaque cellule contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) mécaniquement le moment où sa voisine se déforme, propageant la vague dans l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est...). Ce mécanisme confirme que les cellules peuvent s'auto-organiser.


Gauche: images par microscopie confocale de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...) de la vague de déformations cellulaires. Les contours des cellules sont en magenta et la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) responsable des contractions musculaires (la Myosine II) en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...). Les contours jaunes marquent une rangée de cellules, idem pour les contours blancs. Trois temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) successifs (t1, t2, t3) sont montrés. Au temps 1, la vague est induite génétiquement au pôle postérieur de l'embryon. Au temps 2, la vague atteint la rangée jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...): les cellules s'étendent et la Myosine s'active. Au temps 3, la vague atteint la rangée blanche.
Droite: Modèle schématique du cycle de déformations cellulaires vu de profil. La vague se propage de la cellule jaune à la cellule orange, puis à la cellule verte. Au temps 1 (t1), la cellule orange adhère à la membrane vitelline (la membrane autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de l'oeuf), poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) par la cellule jaune. Au temps 2 (t2), la cellule orange s'étend et la Myosine y est activée. Au temps 3 (t3), la cellule orange se contracte et se détache, poussant la cellule verte.

Les animaux sont constitués d'organes, eux-mêmes faits de tissus bâtis par les briques élémentaires du vivant: les cellules. Mais comment les organismes acquièrent-ils leur forme adulte en partant d'une seule cellule, issue de la fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction...) ? Pendant le développement d'un embryon, les tissus et les cellules changent de forme et se divisent pour générer des organes: c'est la morphogenèse. On sait depuis longtemps que ce processus complexe dépend de gènes qui dirigent les changements de forme à la manière d'un programme. L'expression de gènes spécifiques commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un...) à chaque cellule d'adopter une forme donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) à chaque moment, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) comme un chef d'orchestre dirige chaque musicien de l'orchestre.

Dans cette étude, les scientifiques décrivent comment les changements de forme des tissus résultent de processus auto-organisés, sans véritable chef d'orchestre. En étudiant l'embryon précoce de la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du...) du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu...) Drosophila melanogaster, ils ont découvert que son intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à...) se forme par une vague de déformations des cellules semblable à une ola. Une rangée de cellules après l'autre, les cellules se courbent et s'étendent en collant à la membrane autour de l'oeuf, puis se contractent et se détachent. La vague est initiée par l'expression locale d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...), puis se propage sans nouvelle information génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) mais par simple communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) entre les cellules. Ainsi, la formation de l'intestin de la mouche est le produit d'interactions mécanochimiques entre cellules plutôt que d'un programme génétique.

Vue latérale de la morphogenèse de l'intestin pendant le développement d'un embryon de mouche du vinaigre. La protéine responsable des contractions cellulaires (la Myosine II) est imagée par microscopie de fluorescence. Les flèches indiquent les contractions. Partager Audiodescription (L'audiodescription est une sorte de sous-titrage[1] adapté aux déficients visuels (non-voyants et...)

Ce travail s'ajoute aux recherches récentes qui remettent en cause l'idée d'un développement entièrement programmé. Il est le résultat d'une collaboration entre des chercheurs en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) cellulaire et en biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils...), qui ont utilisé à la fois des outils génétiques (des mouches porteuses de mutations), de la microscopie de haute résolution, et des analyses informatiques et de modélisation. Ceci montre comment des recherches collaboratives et interdisciplinaires permettent d'atteindre de nouveaux objectifs.

En savoir plus:
Genetic induction and mechanochemical propagation of a morphogenetic wave.
Bailles A, Collinet C, Philippe JM, Lenne PF, Munro E, Lecuit T.
Nature. 2019 Aug;572(7770):467-473. doi: 10.1038/s41586-019-1492-9. Epub 2019 Aug 15.
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