Les flux marins à l’origine du tube digestif primitif

L’un des événements évolutifs majeurs ayant donné naissance aux premiers organismes animaux les plus primitifs, il y a plus de 700 millions d’années, est la formation d’un tout premier organe à partir d’une colonie de cellules creuse : le tube digestif primitif.

Or, les conditions ayant été à l’origine de la formation de ce tube digestif, et donc pour bonne part du premier organisme multi-cellulaire, restent aujourd’hui inconnues.

En effet, un tel tube digestif primaire se forme au tout début du développement des animaux vivants d’aujourd’hui, c’est à dire dans leurs embryons peu après leur fertilisation. Mais les signaux biochimiques requis pour le déclenchement de sa formation dans l’embryon montrent de fortes variabilités en fonction de l’espèce étudiée. Cette variabilité empêche d’identifier un processus biochimique commun ayant été à l’œuvre chez le tout premier organisme animal, et hérité par les embryons précoces des espèces animales d’aujourd’hui dans la formation de leur tube gastrique primitif.

Pour résoudre cela, Emmanuel Farge, chef de l’équipe Mécanique et génétique du développement embryonnaire et tumoral (CNRS UMR168 / Sorbonne Université), s’est intéressé à un tout autre processus, mécanotransductionel cette fois.

Avec l’aide de Ngoc Minh Nguyen et Tatiana Merle, chercheur post-doctorant et doctorante de son équipe, il a découvert que le signal à l’origine de la formation du tube gastrique primitif a bien pu être de nature environnementale, et plus précisément mécanique, généré par les flux marins dans lesquels se sont développés les premiers organismes animaux. Ils ont en effet observé l’activation mécanotransductionelle de la formation d’un tube digestif primaire, dépendante du moteur moléculaire Myosin-II, par l’application de flux hydrodynamiques mimant des vaguelettes en bord de mer, sur deux espèces marines (Nematostella vectensis - Figure ci-dessus - et Choanoeca flexa) dont l’ancêtre commun, pré-animal, date d’au moins 700 millions d’années.

Ces observations tendent à montrer l’existence d’un rôle majeur de l’environnement mécanique marin dans l’activation de processus biochimiques à l’œuvre dans l’émergence du tout premier organe des animaux les plus primitifs, donc dans l’émergence des premiers métazoaires.

Héritée par tous les organes de tous les animaux vivants aujourd’hui, cette mécano-sensibilité pourrait être réactivée de façon anormale par les contraintes mécaniques de pression liées à la croissance des tumeurs, et induire ainsi la surproduction des tissus des organes impliqués. C’est en effet bien la même voie biochimique (la voie Béta-caténine) que l’on trouve mécaniquement activée dans la spécification des tubes gastriques primitifs induits par les flux hydrodynamiques, et dans l’induction mécanique participant à la tumorigenèse dans le cancer du côlon chez la souris.

Ces recherches ont été possibles grâce à la bourse IRIS (Initiative de recherches interdisciplinaires et stratégiques) OCAV (Origines et conditions d’apparition de la vie), cofinancée par l’université Paris Sciences et Lettres (PSL) et la direction du Centre de recherche de l’Institut Curie.

DOI : 10.3389/fcell.2022.992371