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De nouvelles informations sur le développement embryonnaire

Des travaux de recherche financés par l'UE et menés au Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM) ont permis aux scientifiques de mieux comprendre le développement embryonnaire. Grâce à un nouveau microscope récemment mis au point, ces derniers ont pu suivre les 24 pr...

Des travaux de recherche financés par l'UE et menés au Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM) ont permis aux scientifiques de mieux comprendre le développement embryonnaire. Grâce à un nouveau microscope récemment mis au point, ces derniers ont pu suivre les 24 premières heures de vie d'un poisson zèbre depuis la phase de zygote unicellulaire au stade pluricellulaire (20000 cellules). Sur la base des données collectées tout au long de l'observation, Philipp Keller et ses collègues du LEBM ont élaboré une représentation numérique en trois dimensions d'un embryon de poisson zèbre. Leurs résultats ont récemment été publiés dans la revue Science. «L'embryon digital est en quelque sorte le service Google EarthTM du développement embryonnaire. Il donne un aperçu des évènements se déroulant dans les premières 24 heures de vie de cet organisme et permet de zoomer sur un détail cellulaire et même subcellulaire», explique le Dr Joachim Wittbrodt, ancien membre du LEBM. En utilisant un microscope en fluorescence doté d'un scanner laser, les chercheurs ont pu déterminer la localisation du noyau de la cellule ainsi que ses mouvements au cours des premières heures cruciales du développement embryonnaire dans les moindres détails. Le microscope scanne l'organisme vivant suivant différentes directions au moyen d'un rayon lumineux. Les ordinateurs peuvent ensuite compiler les données en vue de créer une image tridimensionnelle. Plus spécifiquement, le scanner du microscope fournit des images in vivo de l'embryon à une définition de 1,5 milliards de voxels (l'équivalent tridimensionnel du pixel) par minute. «Imaginez que vous puissiez suivre les faits et gestes de la totalité des habitants d'une ville sur une journée grâce à un télescope depuis l'espace. Cela équivaut à observer les dizaines de milliers de cellules qui constituent un embryon vertébré, à la différence que les cellules se déplacent en trois dimensions», explique Philipp Keller. En collaboration avec Annette Schmidt, il a travaillé sur ces expériences dans les laboratoires du Dr Wittbrodt au LEBM. Les observations des chercheurs concernant un organisme aussi complexe qu'un vertébré représentent une grande première, et démontrent que les mouvements fondamentaux des cellules qui constitueront plus tard le coeur et les autres organes diffèrent de ceux que l'on supposait auparavant. En outre, ils ont découvert que des signaux du côté maternel du génome qui induisent la division initiale de symétrie morphodynamique se séparent au début du développement. Ce processus détermine l'axe corporel tête-queue du poisson. L'observation du développement cellulaire et l'enregistrement de ces trajectoires «sont extrêmement importants si l'on veut mettre en corrélation la fonction génétique et la dimension morphogénétique», explique le Dr Wittbrodt. «Ainsi, pour cette raison, je pense qu'il est essentiel que nous puissions, d'une part, cartographier tous les mouvements des cellules et d'autre part, dans le cadre d'une perspective à long terme, le mettre en corrélation avec le génome et toutes les informations génomiques dont nous disposons.» Le poisson zèbre est un poisson d'eau douce dont le corps est translucide au cours des premières étapes de son développement. Cette caractéristique spécifique permet un accès visuel de l'anatomie interne de l'animal et fait ainsi du modèle du poisson zèbre un élément extrêmement précieux dans l'étude du développement embryonnaire, de la toxicologie et de la toxicopathologie, de la fonction génétique spécifique et des rôles des voies de signalisation. Les scientifiques développent l'utilisation de ces nouvelles techniques en vue de mettre au point des versions numériques d'autres modèles d'organismes tels que les mollusques, les embryons de poulet, etc. Leurs résultats seront mis à la disposition du public ainsi que de la communauté scientifique afin de contribuer à l'amélioration de l'enseignement scientifique et de la recherche. Une partie du financement de cette étude provient du projet PLURIGENES («Pluripotency associated genes to de-differentiate neural cells into pluripotent cells»), financé au titre de la thématique «Sciences de la vie» du sixième programme-cadre (6e PC) de la Commission européenne.

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