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Parutions

 

Un ancien mécanisme pour savoir où mettre sa tête

 

La régionalisation antéro-postérieure du système nerveux des vertébrés est mise en place par la voie Wnt. Sébastien Darras du laboratoire de Biologie intégrative des organismes marins, en collaboration avec des chercheurs américains, montre qu'un ver marin, l'hémichordé Saccoglossus kowalevskii, utilise le même mécanisme pour définir son axe antéro-postérieur. Ces résultats qui révèlent l'origine ancienne de ce mécanisme, ont été publiés le 16 janvier 2018 dans la revue PLoS Biology.

 

La voie de signalisation Wnt permet aux cellules de communiquer entre elles via des messagers extra-cellulaires, les ligands Wnt. Cette voie participe à de nombreux processus chez l'embryon et chez l'adulte (cellules souches) et elle est impliquée dans différentes pathologies telles que le cancer. L'étude de cette voie chez diverses espèces animales a mis en évidence son rôle dans la mise en place de l'axe antéro-postérieur de l'embryon (où placer la tête, le tronc, la queue). Les Wnt étant exprimés en postérieur et les antagonistes en antérieur, il a été proposé qu'un gradient d'activité établit l'axe antéro-postérieur, de forts niveaux définissant le postérieur et de faibles niveaux l'antérieur. Ce modèle n'a néanmoins été validé que dans deux situations assez éloignées, la formation du système nerveux central des vertébrés au cours de l'embryogenèse et la régénération de la planaire.

Pour tester ce modèle, les chercheurs ont étudié un ver marin, l'hémichordé Saccoglossus kowalevskii. Les hémichordés sont le groupe frère des échinodermes et proches évolutivement des chordés, un ensemble qui comprend les vertébrés et les groupes d'invertébrés tuniciers et céphalochordés (Figure). Les hémichordés occupent donc une position phylogénétique clef pour étudier l'origine des chordés et l'émergence des vertébrés.

L'analyse du répertoire des acteurs de la voie Wnt et de leur déploiement au cours du développement embryonnaire de S. kowalevskii, a mis en évidence une localisation prédominante des ligands Wnt en postérieur et des antagonistes en antérieur qui est compatible avec un gradient postéro-antérieur d'activité Wnt. Des approches fonctionnelles de modulation de la voie Wnt et d’embryologie classique ont permis de subdiviser l'ectoderme en 3 régions: 1) la région antérieure dont la formation nécessite un blocage de la voie Wnt, 2) une région intermédiaire dont la spécification dépend de l'activité de la voie Wnt et 3) la région la plus postérieure qui est initialement définie, de manière surprenante, indépendamment de Wnt.

Ces résultats mettent en évidence une situation très similaire à celle qui a été observée chez les vertébrés, car les 3 régions identifiées correspondent au plan transcriptionnel aux 3 subdivisions du système nerveux des vertébrés (cerveau antérieur, cerveau moyen et cerveau postérieur/moelle épinière) dont la formation est régulée par Wnt. Ces résultats confortent donc l'idée d'une fonction ancienne pour la voie Wnt dans la mise en place et la régionalisation de l'axe antéro-postérieur.

 

Figure : A) Arbre phylogénétique des deutérostomes. B) L'ectoderme de l'embryon d'hémichordé est subdivisé en trois régions: la région antérieure du proboscis et du collier (bleu clair), la région intermédiaire du tronc antérieur (bleu moyen) et la région la plus postérieure (bleu foncé). Ces trois régions correspondent à des zones du système nerveux central des vertébrés qui sont régulées de la même manière par Wnt.

© Sébastien Darras

 

 

En savoir plus

  • Anteroposterior axis patterning by early canonical Wnt Signaling during hemichordate development.

    Sebastien Darras, Jens Fritzenwanker, Kevin Uhlinger, Ellyn Farrelly, Ariel M. Pani, Imogen Hurley, Rachael Norris, Michelle Osowitz, Mark Terasaki, Mike Wu, Jochanan Aronowicz, Marc Kirschner, John Gerhart, Christopher J. Lowe.

    PLoS Biology. published 16 Jan 2018  https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2003698

     

     


Contact chercheur

  • Sébastien Darras

    Laboratoire de Biologie Intégrative des Organismes Marins (BIOM)

    CNRS UMR7232 – Université P. et M. Curie

    Observatoire Océanologique de Banyuls

    Avenue Pierre Fabre

    66650 Banyuls-sur-mer

     

    Tel: 04 30 19 24 65

 

Mise en ligne le 18 janvier 2018

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