Le métronome de l’embryon

Jean-Léon Maître, aujourd’hui chargé de recherche au CNRS à l’Institut Curie, est un chercheur passionné qui sait depuis longtemps ce qu’il veut étudier. Dès ses études doctorales, il a choisi une thématique dans laquelle il reste encore énormément à explorer : la mécanique des cellules embryonnaires. Depuis, il assemble les pièces du puzzle pour mieux comprendre les forces et les propriétés mécaniques en jeu lors de la formation de l’embryon. Il a d’abord étudié la mécanique de l’embryon de poisson zèbre dans le laboratoire du Pr Carl-Philipp Heisenberg au Max Planck Institute for Cell Biology and Genetics (Dresde, Allemagne) puis à l’Institute of Science and Technology (Klosterneuburg, Autriche). Il a ensuite transposé son savoir sur la mécanique dans le laboratoire de Takashi Hiiragi, à l’EMBL (Heidelberg, Allemagne), un pionnier dans l’étude de l’organisation de l’embryon de souris. Ces expériences lui permettent maintenant de se lancer dans le décryptage des forces intervenant lors du développement embryonnaire chez les mammifères.

Un développement lent permet de découvrir de nouvelles choses

Au préalable, beaucoup d’études avaient été réalisées dans des modèles au développement embryonnaire rapide (poisson zèbre, mouche, nématode…), dans l’objectif d’accélérer la recherche. Or, la formation de l’embryon chez la souris et les mammifères en général est un processus beaucoup plus lent, dans lequel il est possible d’étudier en détail chaque cellule de l’embryon en temps réel. Jean-Léon Maître a d’ailleurs décelé une pulsation très régulière, ayant lieu toutes les 80 secondes. Seules les cellules du futur embryon manifestent ces pulsations qui se propagent à leur surface, tandis que celles qui formeront le placenta ne les montrent pas. Des pulsations analogues, mais qui ne se propagent pas, ont été observées à la surface d’embryons d’autres espèces avec la même périodicité. "On ne sait ni comment ni pourquoi ces vagues se mettent en place mais on sait qu’elles utilisent le même moteur qui déforme l’embryon", s’enthousiasme le chercheur. Un mystère qu’il espère éclairer avec sa toute nouvelle équipe.

Bras de fer avec les cellules

Ce qui passionne Jean-Léon Maître, c’est de comprendre comment les forces exercées par les cellules embryonnaires donnent naissance à un tissu organisé puis à un organisme complet. Pour les étudier, il utilise des micropipettes qui tirent délicatement sur les cellules et mesurent leur force de résistance, tel un bras de fer entre chercheur et cellule. « La cartographie des forces présentes permet de comprendre le moteur des changements de forme survenant au cours de l’embryogenèse », déclare le chercheur. Il étudie le développement normal de l’embryon, et espère ainsi détecter des anomalies pouvant nuire à son implantation lors des fécondations in vitro, avec l’objectif, sur le long terme, de mettre au point un test pour s’assurer qu’on implante les embryons les plus à même de se développer.

La clé pour étudier des procédés dans la cancérogenèse

Les retombées médicales potentielles concernent également la lutte contre le cancer. En effet, l’implantation de l’embryon nécessite qu’il envahisse l’utérus, ce qui n’est pas sans rappeler l’invasion des cellules cancéreuses pour former des métastases. D’autre part, une partie des symptômes du cancer provient des défauts dans l’architecture des tissus créés par les forces aberrantes que les cellules cancéreuses exercent sur leur environnement. Mieux comprendre ces phénomènes nous permettra de mieux combattre le cancer.

L’Institut Curie, idéal pour étudier les forces du vivant

Dès qu’il a commencé à étudier les forces qui forment l’embryon, Jean-Léon Maître s’est retrouvé à collaborer avec des spécialistes de la mécanique de la cellule, tous étant passés à un moment de leur carrière à l’Institut Curie.  « L’Institut Curie s’est imposé très vite comme une évidence lorsque j’ai cherché l’endroit idéal pour mener mes recherches », dit-il. Effectivement, l’institut est presque fait sur mesure pour ce jeune chercheur : des infrastructures avancées pour observer les embryons de souris, des chercheurs de renom qui travaillent sur la morphogenèse, et l’excellence historique de l’Institut Curie en mécanique et biophysique cellulaire.

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Equipe Mécanique du développement mammifère

Sa dernière publication

Asymmetric division of contractile domains couples cell positioning and fate specification
Jean-Léon Maître, Hervé Turlier, Rukshala Illukkumbura, Björn Eismann, Ritsuya Niwayama, François Nédélec & Takashi Hiiragi
Nature, août 2016, doi:10.1038/nature18958