[News] Une "ola" pour le développement des embryons

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Adrien
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[News] Une "ola" pour le développement des embryons

Message par Adrien » 12/09/2019 - 8:00:09

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. En utilisant une combinaison d’outils génétiques et informatiques, ils ont montré que chaque cellule contrôle mécaniquement le moment où sa voisine se déforme, propageant la vague dans l’embryon. Ce mécanisme confirme que les cellules peuvent s’auto-organiser.

Image
Gauche: images par microscopie confocale de fluorescence de la vague de déformations cellulaires. Les contours des cellules sont en magenta et la protéine responsable des contractions musculaires (la Myosine II) en vert. Les contours jaunes marquent une rangée de cellules, idem pour les contours blancs. Trois temps 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: 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 de l’oeuf), poussée 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 ? 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 à chaque cellule d’adopter une forme donnée à chaque moment, tout 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 du vinaigre Drosophila melanogaster, ils ont découvert que son intestin 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, puis se propage sans nouvelle information génétique mais par simple communication mécanique 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
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 cellulaire et en biophysique, 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.

Source: CNRS INSB

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