Des études monocellulaires sans précédent dans un embryon virtuel –

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  • Des chercheurs de l’EMBL Heidelberg et de l’École de médecine de l’Université de Padoue ont créé la première description complète du développement précoce de l’embryon, représentant chaque cellule de l’embryon. Cet «embryon virtuel» aidera à expliquer comment les différents types de cellules d’un organisme peuvent provenir d’un seul ovule. Les résultats sont publiés le 20 avril dans la revue Cellule.

    “Comment les nombreux types de cellules différents dans le corps sont-ils générés au cours du développement embryonnaire à partir d’un ovule, qui n’est qu’une seule cellule? C’est l’une des questions les plus fondamentales en biologie”, explique le Dr Pierre Neveu, chef de groupe à l’EMBL Heidelberg, exposant la raison d’être de la recherche que lui et son groupe ont menée en collaboration avec le groupe du Dr Lars Hufnagel.

    Bien qu’il soit essentiel de répondre à cette question pour comprendre comment se forment les organismes multicellulaires, l’étude des mécanismes de développement à l’origine de cette diversification cellulaire au niveau de la cellule unique, du génome et de l’embryon entier est une tâche difficile. «Jusqu’à présent, nous n’avons pas eu une compréhension approfondie des programmes d’expression génique. Ceux-ci instruisent les cellules individuelles à former les différents types de cellules nécessaires pour construire un embryon», explique le Dr Hanna Sladitschek, première auteure de l’étude – ancienne post-doctorante à l’EMBL Heidelberg et maintenant à l’École de médecine de l’Université de Padoue. Malgré les progrès récents dans le domaine, une représentation complète du développement embryonnaire, tenant compte de chaque cellule dans l’espace et le temps, n’a pas été réalisée jusqu’à présent.

    Les chercheurs de l’EMBL ont pu résoudre ce problème en construisant un “ embryon virtuel ” de Phallusia mammillata – un type d’organisme marin connu sous le nom de giclée de mer, que l’on trouve en mer Méditerranée et dans l’océan Atlantique. Cette espèce a été choisie comme système modèle car elle est liée aux vertébrés et que chaque individu a le même nombre de cellules, ce qui facilite la combinaison des observations de nombreux spécimens.

    Cet embryon virtuel décrit l’expression génique et la morphologie de chaque cellule d’un embryon à chaque division cellulaire dans les premiers stades de développement – montrant l’évolution d’une cellule unique au stade 64 cellules. Après ces sept premières divisions cellulaires, le sort du futur cordon nerveux, du cerveau, des cellules germinales, des précurseurs des cellules sanguines et des muscles est déjà précisé. Cela en fait la première description complète du développement précoce représentant chaque cellule d’un embryon. Il décrit à la fois l’expression des gènes – comment l’information génétique d’une cellule est exprimée et apparaît – et la position spatiale. Pour générer cet atlas complet, les chercheurs ont combiné une transcriptomique unicellulaire haute résolution et une imagerie par nappe lumineuse.

    «Notre modèle montre qu’il est possible de connaître l’emplacement et l’histoire d’une cellule individuelle en analysant son expression génique», explique Neveu. “De plus, nous constatons que si la régulation de l’expression génique est très précise au sein d’un embryon, les différences de calendrier de développement expliquent la variation observée entre les embryons individuels.”

    On pense généralement que l’expression génique est un processus bruyant – en d’autres termes, qui montre un élément de hasard – mais les nouveaux résultats montrent qu’il est remarquablement reproductible et coordonné entre les cellules d’un embryon donné. “Comment une telle coordination est-elle réalisée? Comment l’embryon se coordonne-t-il entre les deux moitiés d’embryon symétriques en miroir?” dit Neveu, soulignant certaines des nouvelles questions auxquelles les scientifiques aimeraient répondre.

    «Nos études représentent un bond en avant dans le domaine émergent de la génomique du développement», déclare Hufnagel. “Maintenant que nous avons travaillé avec un organisme avec un petit nombre de cellules, il sera bien sûr très intéressant d’étendre nos travaux aux mammifères, qui ont beaucoup plus de cellules!”

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Laboratoire européen de biologie moléculaire. Original écrit par Mathias Jäger. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

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