De la cellule à l’embryon: ces heures cruciales qui nous façonnent
Inspiration de Carmina Perez Romero (doctorante à la McMaster University/UPMC) Tuteurs : Cécile Fradin (professeur à la McMaster University) et Nathalie Dostatni (professeur à l'Institut Curie – PSL et UPMC).
Vous êtes-vous déjà demandé comment une simple cellule pouvait devenir un organisme pleinement développé ? En fait, tout a commencé par la fusion d'un œuf et de sperme en une même cellule, laquelle, au fil du temps, a commencé à se diviser, encore et encore, jusqu'à former un organisme. Pendant le processus de développement, d'une manière ou d'une autre les cellules savent exactement où elles se trouvent et ce qu'elles doivent devenir pour former l'organisme. Mais nous ne comprenons pas totalement ce processus, et la question à laquelle notre recherche espère répondre est la suivante : comment les cellules savent-elles où elles se trouvent ? Ce qu'elles doivent devenir ?
Nous étudions ce processus chez la mouche des fruits. Même si les mouches des fruits ne nous ressemblent pas beaucoup, au début du développement embryonnaire nous sommes assez similaires. Nous pouvons donc tenter de répondre à cette question pour les mouches des fruits, et nos conclusions seront peut-être pertinentes pour d'autres organismes comme le nôtre.
Au cours de son développement, la première chose qu'un embryon a besoin de connaître est l'orientation du corps : où se trouveront le haut, le bas, la gauche, la droite, le devant et l'arrière du corps. Nous nous focalisons sur la façon dont l'axe « tête-queue », que nous appelons axe antéro-postérieur, se forme.
Pour savoir où se trouvera la tête, l'embryon libère des protéines appelées morphogènes qui transmettent des instructions à d'autres gènes, afin que les cellules sachent où elles se trouvent et ce qu'elles doivent devenir. Ce morphogène est le Bicoïd. Sa concentration est beaucoup plus élevée à la tête de l'embryon et de plus en plus faible au fur et à mesure que l'on se déplace vers la queue, comme on peut le voir dans le Film 1, où le Bicoïd apparaît en vert grâce à l'utilisation d'une protéine fluorescente verte. Le Bicoïd active le gène Hunchback (bossu), ce qui a pour effet de diviser l'embryon en deux parties, le haut et le bas. Toutefois, le message du Bicoïd s'estompe après chaque division cellulaire, si bien que nous ne savons pas comment le message est relayé dans le temps.
En réalité, nous pensons que les cellules ont une mémoire, qu'elles savent qui était leur mère et qu'elles se souviennent des instructions transmises, de sorte qu'elles savent où elles se trouvent et ce qu'elles deviendront.
Pour étudier cette hypothèse, notre laboratoire a tenté d'observer l'expression du gène Hunchback dans la vie réelle, afin d'obtenir des informations sur la façon dont il est activé et de le suivre au fil du temps. Dans le Film 2, vous pouvez voir, en vert, l'ARN Hunchback activé, et, en rouge, les histones (protéines localisées dans le noyau des cellules et formant, avec l'ADN, la chromatine.) et l'ADN, que nous pouvons suivre dans le temps.
Avec ces films, nous pouvons chercher à comprendre si une mère a été activée (c'est à dire si le gène Hunchback a été transcrit en arn puis en protéines), si une fille est activée, et enfin voir si les cellules ont une mémoire.
