Santé

Avoir des côtes ou ne pas en avoir ? Une histoire de gènes homéotiques

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Des chercheurs portugais viennent de découvrir la seconde partie du mécanisme qui gouverne la formation des côtes chez les vertébrés. Deux groupes de gènes architectes déterminent où ces os apparaîtront chez l'embryon. Que l'un ou l'autre soit défaillant et l'embryon naît avec la cage thoracique d'un serpent !

En haut, un squelette normal de souris vu par radiographie. En bas, le squelette d’une souris dont les gènes Hox6 ont été activés dans les zones normalement sans côtes. Le résultat est spectaculaire : des côtes depuis la région du cou jusqu’au bassin, à la manière d’un squelette de serpent... © Moisés Mallo

Pourquoi les serpents ont-ils jusqu'à 400 paires de côtes, tout le long de leur corps à l'exception de la queue, tandis que les souris n'en ont que 13, uniquement dans une région précise ? Jusqu'à présent, les expériences réalisées suggéraient que la formation de côtes était un état par défaut. Seule l'inhibition du processus par un groupe de gènes architectes semblait responsable de l'absence de côte dans certaines régions (cervicale et lombaire).

En fait, la formation des côtes des vertébrés est le produit d'une interaction entre ce groupe de gènes inhibiteurs, Hox10, et un groupe de gènes promoteurs, Hox6. Ces gènes Hox font partie des gènes homéotiques, c'est-à-dire des gènes responsables du plan d'organisation des êtres vivants, en d'autres termes de la place des organes les uns par rapport aux autres, en fonction des axes antéro-postérieur (devant-derrière) et dorso-ventral (dessus-dessous) de l'organisme.

L'exemple le plus connu, et spectaculaire, du rôle de ces gènes est celui de la mutation antennapedia. Cette mutation qui touche un gène homéotique provoque l'apparition de pattes à la place des antennes sur la tête des mouches. Dans le cas de la formation des côtes, l'équipe de Moisés Mallo de l'Instituto Gulbenkian de Ciência (Portugal) a provoqué une activation forcée du groupe de gènes Hox6 dans les régions qui n'ont pas de côtes : les cervicales (cou) et les lombaires. Le résultat, visible en bas de l'article, est sans équivoque : un squelette constitué de côtes depuis les cervicales jusqu'au bassin, tel celui d'un serpent !

« C'est un résultat extraordinaire et clair, déclare Moisés Mallo, qui suggère que deux groupes de gènes Hox s'équilibrent l'un l'autre : l'un favorise activement la formation de côtes pour produire la cage thoracique, tandis que l'autre bloque cette activité dans la région lombaire. Nos résultats ont dévoilé cette interaction. »

Au niveau du myotome de la région de la cage de thoracique de l’embryon de souris (en gris à gauche), les gènes Hox6 activent les gènes Myf5 et Myf6 qui induisent la formation des côtes par le sclérotome. Au niveau de la région lombaire, le rôle des gènes Hox10 est prédominant. En inhibant les gènes Myf5 et Myf6 du myotome, ils évitent la formation de côtes dans cette région du corps de la souris. © T. Vinagre et al.

Les muscles dirent « Que les côtes soient ! » et les côtes furent

Par ailleurs, l'étude parue dans la revue Developmental Cell dévoile une autre nouveauté quant au contrôle de ces gènes. Les gènes Hox responsables de la formation des côtes sont activés au sein du myotome, qui constituera les futurs muscles squelettiques du squelette axial, et non au sein du sclérotome qui formera les futures vertèbres.

« Nos découvertes révèlent un processus plus compliqué que ce que nous avions imaginé, explique Moisés Mallo, mais cela fait parfaitement sens, d'un point de vue fonctionnel et évolutif : il n'est pas bon de créer des côtes sans muscles, et donc, dans l'embryon, la production à la fois des côtes et de leurs muscles associés est sous le contrôle d'un seul mécanisme coordonné. »

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