Une étude met en lumière le rôle de gènes régulateurs majeurs dans le développement de la colonne vertébrale
D'après de nouvelles recherches financées par l'UE publiées dans la revue Developmental Cell, un ensemble de gènes contrôlant de nombreux aspects du développement embryonnaire intervient également dans la détermination du nombre de vertèbres au niveau de la colonne vertébrale. Le soutien apporté à l'étude par l'UE s'inscrit dans le cadre du projet CELLS INTO ORGANS («Cells into organs: functional genomics for development and disease of mesodermal organ systems»), qui s'est terminé il y a quelques mois et a bénéficié d'un financement de 7,2 millions d'euros au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie pour la santé» du sixième programme-cadre (6e PC). Les gènes régulateurs Hox sont présents dans tout le règne animal et jouent un rôle important tout au long du développement; en effet, ce sont eux qui veillent à ce que nos membres poussent au bon endroit, par exemple. Dans le cadre de cette étude, des scientifiques de France, des Pays-Bas, du Portugal et du Royaume-Uni se sont penchés sur le rôle des gènes Hox dans le développement de la colonne vertébrale. Les vertèbres se développent à partir de cellules précurseurs appelées somites, qui se forment dans l'embryon. Lors du développement, la colonne vertébrale grandit vertèbre par vertèbre, en partant de la tête pour terminer par la queue. On savait déjà que les gènes Hox contribuent à faire en sorte que la vertèbre appropriée grandisse au bon endroit (les vertèbres cervicales se développent tout d'abord dans la région de la nuque, puis les vertèbres liées aux côtes au niveau de la poitrine, suivies des vertèbres lombaires dans le bas du dos, et ainsi de suite, jusqu'à la queue). Mais le nombre de vertèbres est lui aussi important et varie d'un animal à l'autre. Ce sont les serpents qui, sans surprise, en comptent le plus, et les animaux plus petits, tels que la souris, en ont le moins. Le nombre de vertèbres formées est lié à la croissance de l'embryon au niveau de l'extrémité de la queue. Plus il grandit, plus il produit de somites et, partant, plus il aura finalement de vertèbres. Une famille de gènes régulateurs, appelée Cdx, est connue pour son implication dans la détermination du nombre de vertèbres. Lorsque les gènes Cdx sont désactivés, certains gènes Hox sont également rendus inactifs, mais, jusqu'à présent, on pensait que ce phénomène s'inscrivait dans le cadre du mécanisme Hox qui contrôle l'identité des vertébrés. En général, la désactivation des gènes Cdx entraîne l'arrêt de la croissance de l'embryon au niveau de la queue. Ces nouvelles recherches montrent toutefois que les gènes Hox sont capables de reprendre et restaurer la croissance et de garantir la production du nombre correct de somites (et, par conséquent, de vertèbres). «Nous montrons aujourd'hui que l'activation des gènes Hox joue également un rôle dans la manière dont les gènes Cdx promeuvent la croissance de l'embryon à l'extrémité de la queue», explique Moises Mallo de l'Instituto Gulbenkian de Ciência au Portugal. «Lorsque les gènes Hox appropriés sont activés dans des souris mutantes Cdx [c'est-à-dire des souris dépourvues de gènes Cdx], les embryons récupèrent et naissent avec une colonne vertébrale relativement normale, ce qui prouve que les gènes Hox peuvent compenser l'absence de Cdx. Il s'agit là d'un rôle nouveau pour les gènes Hox.» Mais si les gènes Hox promeuvent la croissance vertébrale au début du développement, ils sont également vitaux pour empêcher l'ajout d'un nombre trop important de vertèbres plus tard dans le développement embryonnaire. Si les gènes Hox généralement actifs à la fin du développement de la colonne vertébrale sont activés trop tôt, la croissance des nouveaux segments de la colonne vertébrale sera interrompue, de sorte que cette dernière sera plus courte que d'habitude. «Cet article vient conforter une hypothèse de longue date concernant le rôle du gène Hox, l'un des gènes intervenant dans le développement embryonnaire les plus étudiés, selon laquelle ce gène contrôle non seulement l'identité, mais également le nombre de vertèbres», ajoute le Dr Mallo. «Bien que ces observations aient été faites au niveau de la région terminale de la queue, il est très probable que des mécanismes similaires interviennent pour déterminer le nombre de segments plus près de la tête.»
Pays
France, Pays-Bas, Portugal, Royaume-Uni