Gènes du développement : le French Flag Model

Le réseau génétique à la base de la formation des différents segments des insectes est à la fois simple et élégant. Prenons l’exemple de la segmentation de la drosophile dans une version ultra-simplifiée. La maman mouche, lors de la ponte, attache des ARN messagers d’une protéine appelée Bicoid à un pôle de l’oeuf (qui comme tout oeuf qui se respecte est ovale). Ces ARN sont ensuite traduits et la protéine est produite et diffuse dans l’oeuf. Seulement, comme ces ARN sont très localisés, la concentration de Bicoid est inhomogène : il y a plus de protéines près du pôle où sont localisés les ARN. Il se forme donc un gradient de protéines Bicoid : cette protéine est davantage concentrée vers le pôle de l’embryon.

Or Bicoid est ce qu’on appelle un morphogène : cela signifie qu’en fonction de sa concentration, les cellules vont réagir et connaître des destins différents. Grosso-modo, les cellules exposées à de fortes concentrations de Bicoid vont donner des cellules de la tête, celles exposées à de moyennes concentrations, des segments thoraciques, tandis que celle exposées à de faibles concentrations vont donner des cellules de la queue. En fait, concrètement, il y a différents seuils d’activité de Bicoid, ce qu’on décrit commodément à l’aide du “French Flag Model”, proposé dans les années 60 par Lewis Wolpert. Deux seuils d’activation permettent de définir trois régions : à concentration haute de morphogène, les cellules ont un destin bleu, à concentration moyenne un destin blanc, et à basse concentration, un destin rouge.

Evidemment, le schéma général est un peu plus compliqué, mais cette figure très simple avec une inhomogénéité spatiale initiale d’un morphogène qui détermine des destins cellulaires différents est une constante dans le vivant et à ma connaissance, la formation de la quasi totalité des membres et des organes repose sur un tel mécanisme. Comme vous vous en doutez peut-être si vous avez lu mon billet d’introduction sur les gènes du développement, de nombreux morphogènes (dont Bicoid) sont des gènes Hox (ou en dérivent).

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