Cris et chuchotements chez les cellules embryonnaires


De gauche à droite et de haut en bas, six stades de l’évolution d’un embryon d’ascidie formé de cellules aux fonctions différentes repérées par de fausses couleurs (en rouge la future queue, en bleu l’endoderme, en violet, le tronc…).

Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué, se moquaient les célèbres Shadoks. La nature montre que, parfois, elle sait faire simple, même pour faire du compliqué. Par exemple, pour engendrer les organismes les plus complexes à partir d’une seule cellule, petit sac mou d’une centaine de micromètres de diamètre contenant quantité de molécules. Par divisions successives de cette cellule, une enveloppe grossit, se plisse, se creuse, laissant émerger des centaines de milliers de cellules prenant des formes bien connues, dos, tête, pattes, et des fonctions spécifiques, neurones, peau, muscles.

Longtemps, les biologistes ont pensé que les plans d’attribution des positions et fonctions de toutes ces cellules étaient prélocalisés au sein de l’œuf. Mais ils ont vite réalisé que cette complexité nécessite une communication entre cellules pour se coordonner. Des « cris », sous forme de signaux biochimiques plus ou moins concentrés, font réagir les cellules en fonction de cette concentration : sur l’axe « tête »/« queue », toutes les cellules ne réagissent pas de la même façon.

Un jeu à touche-touche

Mais voilà que d’autres chercheurs, dans Science, le 10 juillet, exposent un autre mode de communication, plus simple que ces cris : des « chuchotements ». Seules les cellules voisines, qui touchent une émettrice, « entendent » les messages transmis et se transforment en peau, muscle ou neurone. Si la surface de contact entre cellules est modifiée de 30 %, alors 65 % des cellules voient leur destin changé par rapport à la situation normale. Malgré les chuchotements, c’est la cacophonie, une cellule au destin de « peau » devient « cerveau ». L’embryon n’est plus viable.

Pour découvrir ce nouveau mode de développement par « contact », l’équipe s’est fait envoyer de Bretagne des violets, animaux marins invertébrés en forme de tube, qui aspirent l’eau par un bout et la recrachent par l’autre. Ces organismes comestibles sont particulièrement appréciés au Japon ou en Corée, où certains sont baptisés « ananas de mer ». Ils sont de la famille des ascidies, branche sœur des vertébrés avec qui ils avaient un ancêtre commun il y a 500 millions d’années.

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Pour écouter les chuchotements de Phallusia mammillata, l’ascidie choisie, l’équipe a réuni plusieurs compétences : au laboratoire de biologie moléculaire d’Heidelberg (Allemagne), des spécialistes de l’imagerie en 3D pour suivre le développement de 64 cellules qui, six à huit heures plus tard, deviendront 800 ; à l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria) de Nice et de Lyon, des experts en analyse d’images et modélisation ; au Centre de recherche en biologie cellulaire de Montpellier (CRBM), des biologistes du développement, amateurs d’ascidies. « Une des difficultés était de suivre chaque cellule au cours du temps, c’est-à-dire sa position, sa forme et ses descendants. Et de lui attribuer une étiquette correspondant à l’un des 18 tissus cellulaires répertoriés (plaque neurale, endoderme, mésoderme…) », résume Léo Guignard, désormais en post-doctorat à Berlin. « Au moment où nous avons commencé, aucune technique n’était prête. Nous ne savions pas faire », se souvient Christophe Godin, de l’Inria à Lyon.

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