Le patron embryonnaire, de A à Zèbre...

n° 383 - avril 2000

 
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Ici, pas question de poisson d'avril, mais de recherches sur le poisson zèbre menées par des chercheurs strasbourgeois et américains*, et qui ont conduit à des images spectaculaires. Chez ce Danio rerio, l'utilisation d'un inhibiteur compétitif spécifique, baptisé Antivin, a permis à une équipe franco-américaine de démonter de la " tête " à la " queue " les mécanismes de contrôle du patron embryonnaire. D'après les observations, une différence d'activité entre deux facteurs de l'embryogenèse, appelés Activine et Nodal, sert de signal pour les premières étapes du développement. Et les choses se font progressivement. Les tissus dérivés du pôle animal, comme le cerveau antérieur et les yeux, se forment en l'absence de toute stimulation des deux facteurs, ceux dérivés des territoires marginaux comme l'intestin et les muscles ont besoin d'une forte stimulation avant de se former, alors que l'épiderme et le tissu neural se contentent d'une dose intermédiaire. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.

 

Figure 1 : La surexpression de l'inhibiteur Antivin entraîne une perte progressive des territoires embryonnaires jusqu'à l'obtention d'un seul œil. Ainsi à faible dose (a, b) l'embryon perd respectivement son intestin (l'endomésoderme) puis ses muscles et son sang (le mésoderme antérieur). A dose intermédiaire, il n'est plus constitué que d'épiderme et de tissu neural (c). Enfin, à forte dose, le territoire neural perd progressivement sa colonne vertébrale (corde spinale) (d), son cerveau postérieur (e) et son cerveau moyen (f). Les embryons les plus touchés ne constituent plus en somme qu'un seul œil. Un œil qui présente un cristallin unique (g), des cristallins multiples (h) ou circulaires (i). Les mêmes observations peuvent être faites aux stades précoces du développement, en utilisant des sondes moléculaires (gastrulation, j - l).

Figure 2 : Pour restaurer les structures perdues, les chercheurs ont procédé à des injections de doses croissantes d'un " mélange " Activine/Nodal (c - g), à partir d'un embryon à un seul œil, très touché (b, à comparer à avec l'embryon sauvage a). L'embryon récupère peu à peu ses territoires : le cerveau antérieur d'abord (c), puis le cerveau moyen (d), postérieur (e), la colonne vertébrale (f), et enfin les muscles, le sang et l'intestin (g).

Figure 3 : D'après les observations, la région du pôle animal insensible à la voie de signalisation Activine/Nodal peut se spécialiser à nouveau en structures plus postérieures comme la notochorde** (d - k) ou le cerveau postérieur (l - p), après injection simultanée des deux facteurs.

Abréviations :
ap = pôle animal, vp = pôle végétal, D = dorsal, V = ventral, e-p = endoderme et plaque préchordale, n = notochorde, pm = mésoderme préchordal, vm = mésoderme ventral, sc = corde spinale, hb = cerveau postérieur, mb = cerveau moyen, d = diencéphale, t = télencéphale, epi = épiderme, s = somites, * = rhombomère 3 et 5 du cerveau postérieur.


* Travail réalisé par des chercheurs de l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire, CNRS-INSERM-Université Louis Pasteur (Strasbourg) et du Department of Cell Biology, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville (USA).

** Tissu à l'origine de l'axe central (colonne vertébrale) chez les vertébrés.


Référence :

  • B. Thisse, C. V. E. Wright et C. Thisse. " Activin- and Nodal- related factors control antero-posterior patterning of the zebrafish embryo ". Nature, 27 Janvier 2000, Vol. 403,
    pp. 425-428.