Organismes modèles et au-delà …
February 9th, 2007 — 3:42pm
Devant la multitude d’espèces vivantes et la complexité des divers mécanismes impliqués, les biologistes ont dû faire des choix drastiques : afin de concentrer la force de frappe scientifique, il est apparu plus raisonnable de limiter l’étude des phénomènes biologiques à certaines espèces particulières. Ces organismes sont appelés “organismes modèles“. Citons quelques un de ces petits noms latins qui agrémentent gaiement les pages des articles scientifiques :
- Escherichia coli est le petit nom de la bactérie modèle. Il s’agit d’une bactérie qui peuple nos intestins,
- Saccharomyces cerevisiae est le nom de la levure du boulanger. Nombreux sont ceux qui préfèrent l’odeur des labos travaillant sur la levure à celle des labos des fans de bactérie,
- Caenorhabditis elegans est l’organisme modèle pour les nématodes (les vers). Sydney Brenner, prix nobel de physiologie et de médecine, a proposé d’étudier ce ver transparent qu’il avait recueilli dans son jardin.
- Drosophila melanogaster est le roi des organismes modèles. Cette petite mouche est probablement l’un des organismes les mieux connus…
- Citons enfin la souris domestique, Mus musculus, l’organisme modèle utilisé pour étudier les mammifères.
La première question qui se pose (enfin, je me la suis posée en tous cas) est de savoir pourquoi ces organismes ont été choisis et pas d’autres. La levure a un intérêt économique certain, vu toutes les applications agroalimentaires potentielles. Plus surprenant, E. Coli est, paraît-il, aussi utilisée dans l’agro-alimentaire. Un avantage commun à toutes ces espèces est aussi leur temps de génération assez court, qui permet de faire de la génétique assez facilement. De 20 minutes pour Coli à une dizaine de jours pour la drosophile et quelques semaines pour la souris…
Des progrès extraordinaires ont été faits en étudiant ces organismes modèles. Par exemple, les adultes C. elegans ont tous le même nombre de cellules, et on connaît cellule par cellule tout le procédé de formation du corps depuis l’embryon jusqu’à l’animal adulte ! De la même façon, toutes les études sur le développement ont commencé chez la drosophile. Les souris, quant à elles, sont extraordinairement resistantes à la cosanguinité. Il existe ainsi des lignées congéniques de souris partageant exactement le même génome (ce qui constitue un business assez lucratif pour les sociétés fournissant de telles souris). L’intérêt expérimental est énorme : cela signifie qu’on peut étudier avec précision l’effet d’une mutation dans un background génétique très bien contrôlé.
Cependant, il me semble que les organismes modèles ont en quelque sorte les inconvénients de leurs avantages. Par exemple, souris, drosophile et C. elegans sont en fait des espèces hautement singulières, avec en particulier des taux de mutations très élevés par rapport aux autres espèces. Les rongeurs en général ont un “rythme” de mutation trois fois plus élevé que les autres mammifères. On s’aperçoit aussi que les nématodes, après avoir été considérés comme des animaux très primitifs, sont en fait des animaux très évolués, ayant eux aussi muté très rapidement. La drosophile fait partie, à ma connaissance, des animaux les plus singuliers : certaines protéines, certains modes de développement, sont hautement dérivés et représentent des inventions très récentes dans l’évolution (les diptères en général sont par exemple beaucoup plus évolués que les abeilles ou les guêpes). Ce qui est particulièrement flagrant dans le cas de la mouche est que cet organisme a été en partie sélectionné pour son temps de développement rapide (pour l’anecdote, certains mille-pattes par exemple ont des temps de génération de plusieurs années) : or on s’aperçoit que ce développement rapide est évidemment hautement singulier d’un point de vue des mécanismes globaux de développement, et donc que ce critère de sélection des “organismes modèles” nous a en fait amenés à étudier des espèces très évoluées et donc pas forcément typiques. D’où le besoin aujourd’hui de s’intéreser à d’autres organismes que les organismes modèles, pour essayer de vraiment découvrir ce qui est général dans le vivant…