Santé

De la première cellule à l'obtention d'un organisme différencié dans les trois dimensions de l'espace

Dossier - Ces gènes qui façonnent la forme des animaux
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Les récentes avancées de la génétique du développement permettent de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires qui déterminent la structuration des embryons et donc la forme des espèces vivantes.

  
DossiersCes gènes qui façonnent la forme des animaux
 

La question centrale qu'aborde la biologie du développement consiste à comprendre comment au départ d'une cellule unique, indifférenciée, issue de la rencontre de deux gamètes, un organisme structuré dans les trois dimensions de l'espace est obtenu au terme des divisions et différenciations cellulaires prenant cours lors de l'embryogenèse et de la morphogenèse.

En effet, pour se restreindre au monde animal, les phénomènes à l'œuvre au cours du développement embryonnaire organiseront l'organisme selon son axe antéro-postérieur (axe bouche-anus), son axe dorso-ventral, et son axe bilatéral (gauche-droite). On reconnaîtra ainsi le long de l'axe antéro-postérieur d'un vertébré, comme l'homme, la souris, les poissons ou le serpent, un système nerveux central régionalisé, avec le cerveau au niveau de la tête, suivi du tronc cérébral et de la moelle épinière. Différents centres nerveux, différentes populations de neurones, différents nerfs s'individualisent selon leur position sur l'axe du système nerveux.

La structuration spatiale de l'organisme est reproductible génération après génération. Elle est sous contrôle génétique. La maman souris ressemble à ses petits. © Olivier De Backer, UCL

Ainsi verra-t-on par exemple chez nous douze paires de nerfs crâniens qui émanent de la base du cerveau et du tronc cérébral, et qui établissent la connexion entre différents organes et les centres nerveux qui les contrôlent pour assurer par exemple la déglutition ou la respiration. De manière similaire, la colonne vertébrale se développe comme une succession de vertèbres faisant suite au crâne, et dont la forme diffère selon la position sur l'axe principal de l'organisme.

Chez les mammifères, la première vertèbre cervicale, l'atlas qui porte le crâne, adopte une morphologie clairement distincte de la seconde, l'axis, elle-même de forme différente des vertèbres cervicales qui lui font suite, et encore des vertèbres thoraciques qui portent les paires de côtes, et ainsi de suite. Cette structuration spatiale de l'organisme est mise en oeuvre progressivement au cours du temps du développement embryonnaire. Il y a donc un couplage entre le temps et l'espace du développement de l'embryon. Cette structuration de l'espace dans le temps est reproductible et héritée, puisqu'elle définit, au terme de l'embryogenèse, les traits propres aux espèces animales. Deux chats se ressemblent, et se distinguent clairement de deux souris. Elle est donc sous contrôle génétique.