Animal, végétal ou immatériel ?

Les grenouilles, les drosophiles et les ascaris commencent leur vie avec un plan. On pensait que les mammifères jouaient selon des règles différentes. Des recherches suggèrent maintenant qu’en fait, les cellules des mammifères peuvent commencer avec le même sens de l’orientation que celles des autres animaux, mais peuvent choisir de l’ignorer.

Pour de nombreux animaux, le modèle de leur futur plan corporel émerge dans un embryon qui n’est rien de plus qu’un amas de cellules ; chez certains, il peut même être discerné dans l’œuf. Les moitiés claires et sombres de l’œuf d’une grenouille Xenopus, par exemple, correspondent grossièrement à ce qui deviendra finalement les extrémités avant et arrière de la grenouille.

Certaines cellules de grenouille proches d’une extrémité, le « pôle animal », de l’embryon deviennent des parties particulières du futur organisme. Les cellules proches de l’extrémité opposée, le pôle « végétal », deviennent d’autres parties, ou se développent en structures entièrement séparées pour nourrir l’embryon. L’embryon en croissance est organisé autour d’un axe situé entre ces deux pôles. Déplacez les cellules d’une grenouille embryonnaire, et la future grenouille sera brouillée, elle aussi.

Les mammifères avec placenta, comme les souris et les humains, ont des embryons qui ne prennent aucun engagement organisationnel particulier au début. On pensait que cela signifiait que l’amas de cellules de l’embryon précoce n’avait pas non plus de plan particulier.

Les mammifères ont bien la même structure qui marque le pôle animal chez les grenouilles. Mais ce « corps polaire » semble exercer peu de contrôle sur le destin des cellules mammaliennes. Les cellules peuvent être déplacées, retirées ou même échangées avec d’autres et la souris qui en résulte est tout aussi saine que sa sœur intacte.

A présent, la recherche suggère que, malgré une telle flexibilité, les cellules de l’embryon de mammifère pourraient ressembler beaucoup plus à celles des autres animaux : organisées le long d’un axe qui peut être suivi tout au long du chemin de l’œuf à l’implantation dans l’utérus.

Magdalena Zernicka-Goetz de l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, et ses collègues ont utilisé des protéines fluorescentes pour suivre le développement des cellules dans les embryons de souris, depuis quelques cellules seulement jusqu’au moment où une boule creuse de 32 cellules s’implante dans l’utérus. Ils ont constaté que les cellules proches du pôle animal restaient dans la même position relative depuis le début de l’amas de huit cellules jusqu’au stade de la boule de cellules, le « blastocyste ».’

Pour vérifier si les cellules conservaient un schéma d’organisation tout au long du développement, l’équipe a fabriqué des embryons combinés composés uniquement de cellules du pôle animal ou du pôle végétal. Mais les embryons obtenus ont quand même donné naissance à des souris normales et en bonne santé.

Roger Pederson, qui a collaboré aux expériences précédant celle-ci, affirme que ces données confrontent les chercheurs à un paradoxe et « obligent à réexaminer la plasticité de l’embryon précoce, car toutes les études classiques (sur les mammifères) ont été faites sans tenir compte de la polarité. »

En fait, le développement réussi des embryons brouillés semble contredire les hypothèses initiales des chercheurs concernant un plan corporel organisateur, selon la biologiste du développement Elizabeth Robertson de l’Université de Harvard. Mais elle concède que les cellules embryonnaires de mammifères peuvent avoir une sorte de biais précoce vers un arrangement ultérieur donné.

Zernicka-Goetz propose un mécanisme qui pourrait expliquer les résultats déroutants de son équipe. La polarité pourrait être rétablie après sa destruction si elle est causée par un gradient de polarité à travers l’œuf, suggère-t-elle. Alternativement, la polarité pourrait provenir d’un signal de l’environnement de l’embryon.

Quel que soit le mécanisme, pour Pedersen, les résultats suggèrent « que les mammifères ne sont pas si différents après tout. C’est comme si le mammifère avait été ramené au bercail ».

• 1. Ciemerych,M. A., Mesnard, D. & Zernicka-Goetz, M. Les pôles animal et végétal de l’œuf de souris prédisent la polarité de l’axe embryonnaire, mais ne sont pas essentiels au développement. Development 127, 3467 – 3474 2000. | PubMed | ISI | ChemPort |
  2. Beddington,S. P. & Robertson, E. J. Axis development and early asymmetry in mammals. Cell 96, 195 – 209 1999. | Article | PubMed | ISI |
  3. Weber,R. J., Pedersen, R. A. Wianny, F., Evans, M. J. & Zernicka-Goetz, M. La polarité de l’embryon de souris est anticipée avant l’implantation. Development 126, 5591 – 5598 1999. | PubMed | ISI | ChemPort |