Plutôt que de mettre en avant une conférence en particulier, je vous propose un petit tour des conférences les plus marquantes (pour moi). Billet un peu long donc, et biaisé par mon intérêt personnel (mais vulgarisé au maximum).

Scott Fraser a ouvert le meeting. Chercheur à Caltech, il est spécialiste des méthodes d’imagerie appliquées à l’embryologie. Il nous a proposé une métaphore intéressante pour convaincre l’auditoire de l’intérêt de l’imagerie face aux approches plus classiques en biologie.

Imaginez que vous soyez un biologiste d’une autre planète, et que vous arriviez pendant la coupe du monde de foot. Comment vous y prendriez-vous pour comprendre les règles du jeu ? En biologie classique, vous prendriez des photos du match toutes les 5 minutes. Evidemment, il vous serait quasiment impossible de déduire quoi que ce soit de ces photos sur les règles : le ballon ne cesserait de bouger de façon apparemement aléatoire d’une photo à l’autre, si vous tombez bien, vous verriez parfois des amas de joueurs se former, ou encore des joueurs glissant par terre sans aucune raison apparente.

Vous pourriez aussi enlever un joueur, le broyer dans un tube à essai, et regarder sa composition chimique. Vous détecteriez alors des expressions génétiques associées, par exemple, au muscle, voire des stéroides ou de l’EPO. Vous en déduiriez le genre de règle suivante : pour jouer au foot, il faut produire de l’EPO.

Tout cela pour dire que le seul moyen de comprendre les règles du jeu est de se concentrer sur les mouvements relatifs des joueurs au cours du temps, et de les suivre de façon quasi continue. D’où l’intérêt de faire des films d’abord et avant tout pour comprendre la mécanique d’interaction, plutôt que de se concentrer sur les expressions génétiques.

Il a ensuite détaillé les nouveaux défis pour le futur de l’acquisition d’image, notamment l’utilisation de la résonance magnétique ou de la belle physique derrière des résonateurs optiques.

——————

Itai Yanai étudie les différences entre deux espèces de vers, C. elegans et C. briggsae. Ces deux vers sont morphologiquement identiques, mais génétiquement aussi différents que l’homme et la souris ! Yanai a regardé les différences d’expression génétique dans leur programme de développement (d’oeuf fécondé à larve). En effet, selon les stades de développement du ver, certains gènes vont être “allumés” ou “éteints”. Par exemple, quand l’embryon “fabrique” son intestin, les gènes spécifiques à l’intestin sont allumés. Yanai a montré expérimentalement que plus un gène est important dans le développement, plus son profil d’expression est conservé entre les deux animaux. Autrement dit, le gène spécifique à l’intestin va être exprimé de la même façon chez les deux vers. Mais par exemple des gènes “inutiles” dans le développement de l’embryon, comme les gènes de production du sperme, vont être exprimés avec des profils très différents dans les deux animaux. L’intérêt est double :
- cela signifie d’abord que ce n’est pas parce qu’un gène est exprimé qu’il a une fonction,
- au contraire, les gènes exprimés de la même façon, en même temps, chez des espèces très différentes sont probablement les gènes fonctionnels.

——————

Patrick Lemaire travaille sur un animal marin appelé Ciona Intestinalis. C’est un animal assez fascinant : à l’âge adulte, il ressemble à une plante marine. Mais c’est en fait … un cousin très proche des vertébrés. La larve de Ciona ressemble à un petit tétard ! De plus, c’est un animal assez simple : la larve ne compte qu’ environ 2600 cellules. Et comme notre ami C. elegans le ver (rond), on a pu reconstituer une carte complète des divisions cellulaires depuis l’oeuf fertilisé jusqu’au stade tétard. C’est donc un système idéal pour mener des études d’embryologie, dans l’optique bien sûr de les comparer avec ses cousins vertébrés.

Patrick Lemaire et son équipe ont étudié les expressions génétiques de toutes les cellules de l’embryon durant les premières divisions cellulaires. Leur but est de voir à quel moment des gènes spécifiques (par exemple les gènes spécifiques à l’intestin) vont être exprimés pour la première fois. Lemaire a montré deux résultats intéressants :
- lors des divisions cellulaires successives, les deux cellules filles sont souvent différentes l’une de l’autre, même si elles viennent de la même cellule mère. Cela est dû au fait que souvent, des signaux d’induction spécifiques venant de l’environnement cellulaire proche changent le destin d’une cellule mais pas de l’autre
- l’un des signal quantitatif important pour déterminer l’expression génétique d’une cellule est sa surface de contact avec ses voisines. En changeant cette surface de contact, on peut changer le destin de la cellule. Un bel exemple de paramètre mécanique qui a une influence sur le destin biologique des cellules.

——————
Oliver Hobert travaille sur la détermination des destins cellulaires des neurones. Il existe beaucoup de types de neurones différents : il veut savoir comment un neurone choisit son type.
Dans ce but, il étudie notre fameux ver qu’on ne présente plus, C.elegans. L’avantage de C. elegans est qu’on connaît avec précision tous ses neurones (et je crois toutes ses synapses aussi), si bien qu’on peut théoriquement complètement comprendre son système nerveux. De plus, bien souvent, à une fonction donnée est associée un seul neurone. Par exemple, il y a le neurone qui mesure la température, le neurone qui va sentir un certain type d’odeur, etc … Et pour chacun de ces types neuronaux, il y a des gènes spécifiques associés.
Hobert montre que ce qui détermine le destin d’un neurone est en fait redoutablement simple. Pour un type de neurone, appelé ASE et impliqué dans la reconnaissance des odeurs, il a pu montrer qu’il existe une protéine bien précise (appelée CHE-1) qui n’est exprimée que dans ce neurone. Cette protéine reconnaît une séquence bien spécifique de l’ADN, et active tous les gènes contrôlés par cette séquence, ce qui permet d’avoir une détermination très précise de la batterie génétique caractéristique de ce neurone. On ne peut imaginer plus simple comme système de choix de destinée de neurones. Hobert a également montré qu’il y avait un système similaire avec une protéine et un motif associé pour une classe de neurone appelée neurone à dopamine.
Cependant, un autre problème qui fascine Hobert est le problème de l’asymétrie du cerveau. Car si notre cerveau est morphologiquement symétrique, vous savez sûrement que la moitié droite du cerveau s’occupe de fonctions complètement différentes de la moitié gauche du cerveau. Par exemple, comme le disait Pierre-Paul Broca :

Nous parlons avec l’hémisphère gauche

Le plus étonnant est que cette asymétrie existe aussi chez C.elegans. Ce ver possède exactement deux neurones ASE : l’un à droite, l’autre à gauche (voir illustration ci-contre, on voit les neurones en fluorescence et le nerf qui va jusqu’au nez de l’animal). Les neurones gauche et droite reconnaissent des odeurs différentes. Hobert a cherché, et trouvé, des gènes qui contrôlent la latéralité de ces neurones. Il a découvert qu’un gène était associé à l’ASE gauche, un autre gène à l’ASE droite. En jouant sur ces gènes, il a pu construire des vers avec deux neurones gauches ou deux neurones droits (on imagine ce que cela donnerait chez l’homme …).

Ces deux gènes ont également la particularité de former un système bistable : quand l’un est exprimé dans une cellule, l’autre est forcément éteint dans cette même cellule, et lycée de Versailles. En fait, le système génétique à la base de cette bistabilité est lui-même tout à fait similaire aux systèmes bistables construits par les biologistes synthétiques.

——————
La dernière conférence dont je voulais parler est celle de Kevin Eggan. Eggan travaille sur le clonage thérapeutique, et a donné un exposé extrêmement intéressant. La base de ses recherches est un constat assez révélateur d’un point de vue sociologique. Depuis Dolly la brebis, on connaît la méthode pour le clonage : on prend un ovule non fécondé (ovocyte), on enlève le noyau, on le remplace par un autre matériel génétique, et le tour est joué. Eggan voulait appliquer cette méthode pour faire des clones dans le but de soigner des maladies telles qu’ Alzheimer. Il a donc passé des petites annonces dans les journaux, sur internet, etc… pour recruter des donneuses d’ovocytes. Malgré plusieurs milliers de dollars dépensés en publicité et annonces variées, il n’a réussi qu’à recruter … une seule donneuse. La raison ? Assez simple en fait. La procédure de don d’ovocyte est longue et assez contraignante. Et il est évidemment interdit aux scientifiques de rémunérer des patientes pour le don d’ovocytes dans le but du clonage alors que, si j’ai bien compris, ce serait possible pour les dons de gamètes à des fins de reproduction (ou alors faisait-il référence aux mères porteuses ?).

Cette constatation a amené Eggan a réviser ses classiques et à se poser la question suivante : pourquoi utiliser des ovocytes ? Après tout, il y a des tas d’embryons humains à une ou deux cellules qui sont détruits chaque année par des cliniques de fertilité. Ne serait-il pas possible d’utiliser ces embryons comme cellules receveuses pour le clonage à la place des ovules ? Pourquoi un embryon juste fécondé est-il si différent d’un ovocyte ?

En fait, c’est effectivement le cas. On sait que le clonage utilisant des oeufs fécondés comme receveur marche très mal. Eggan a voulu comprendre pourquoi. Et il a trouvé la raison.

Il se trouve que les ovocytes sont dans un état très particulier. Ils sont bloqués dans un stade qu’on appelle métaphase, qui correspond à une étape particulière du cycle de division des cellules (source illustration, on voit bien les chromosomes au milieu de la cellule sur ce dessin). Dans cet état, les cellules n’ont plus de noyau stricto sensu, et tout l’ADN est concentré sous forme de chromosomes au centre de la cellule. Mais comme il n’y a pas de noyau, toutes les protéines habituellement concentrées dans le noyau se retrouvent diluées dans tout le reste de la cellule. Du coup, dans ces cellules, on peut retirer l’ADN, juste l’ADN, sans retirer les autres composants du noyau cellulaire. L’hypothèse d’Eggan est la suivante : une fois que la cellule est fécondée, un noyau se forme. Et ce qui rend le clonage impossible, c’est que lorsqu’on retire ce noyau, on retire tous les composants du noyau, non seulement l’ADN, mais aussi des protéines qui sont cruciales pour le programme de développement.

Eggan a donc développé une méthode qui lui permet de bloquer les cellules fécondées à la métaphase pour faire le clonage. Et la bonne surprise, c’est que lorsqu’on fait le transfert de matériel génétique à la métaphase, le clonage fonctionne, même sur des cellules déjà fécondées.

Ces travaux sont assez cruciaux, notamment pour tout ce qui concerne les cellules souches, car ils signifient la chose suivante : les protéines qui sont dans le noyau sont extrêmement importantes pour décider du destin de la cellule. Et on peut penser que si on découvre le bon cocktail de ces protéines nucléaires cruciales présentes dans l’ovocyte, on pourra directement “reprogrammer” des cellules adultes en cellules souches, sans passer par l’étape qu’Eggan appelle “Yamanakagérie”, du nom du découvreur de la méthode de production de cellules souches artificielles.

——————
Grande originalité de cette conférence : le dîner de cloture s’est déroulé dans un musée à Philadelphie. Un musée un peu particulier : celui du “College of Physicians”, appelé le “Mutter museum“. Comme ils le disent eux-mêmes, ce musée est “disturbingly informative” : il s’agit en fait d’un musée contenant tout un tas de spécimens et de reproduction de pathologies humaines du développement. On y trouve, entre autres :
- des collections de crânes
- des spécimens d’embryons siamois, siréniens, hydrocéphales … avec explication sur les origines de ces maladies
- des moulages des véritables frères siamois , ainsi que leur(s) foie(s) dans du formol…
- le squelette de patients atteints de maladies très rares, telles que le nanisme, le gigantisme, ou encore une maladie atroce dans laquelle les tissus mous des patients sont progressivement remplacés par de l’os, les emprisonnant littéralement dans leur propre corps.

Encore une fois, les organisateurs ont trouvé un très bon moyen de me couper l’appétit. La soirée dansante s’est néanmoins déroulée dans la bonne humeur, et pour la première fois de ma vie, j’ai vu un prix Nobel danser le rock et le mambo .

Billets similaires:

1. Compte-rendu de SDB I : demain, tous Highlanders ? L’une des conférences les plus marquantes de ces premiers jours fut incontestablement la conférence plénière de Cynthia Kenyon, qui est en train, avec d’autres, de découvrir les secrets du vieillissement… On a longtemps cru que le vieillissement était quelque chose de complètement inévitable, qu’à mesure que le temps passe, la machine biologique se dégrade lentement, [...]...
2. Webcast : from RNA to humans, a symposium on Evolution The Rockefeller University organise aujourd’hui et demain un symposium très intéressant sur l’evolution, auquel j’assiste. Pour ceux qui n’ont pas la chance de pouvoir être à New York ces jours-ci, il semble que l’université ait mis en place un webcast pour regarder les conférences en direct. Je vous recommande vivement toutes ces conférences; pour ceux [...]...
3. Thérapie génique via cellule souche L’utilisation des cellules souches artificielles ouvre des perspectives thérapeutiques prometteuses. Hanna et al. ont démontré il y a quelques mois la preuve de principe de thérapie génique via l’utilisation de cellules souches reprogrammées . (Billet faisant suite au précédent et aux commentaires. ) L’équipe de Jaenisch a cherché à soigner des souris présentant une mutation [...]...
4. Cellules souches : Yamanaka futur prix Nobel ? De grandes avancées sont faites dans le domaine des cellules souches en ce moment. L’occasion de revenir sur les travaux récents de l’acteur majeur du domaine, Shinya Yamanaka. [J'ai écrit un petit préambule/complément scientifique utile, disponible sur la page suivante] Il y a huit ans, Shinya Yamanaka, médecin travaillant sur les cellules souches, rend visite [...]...