Mélanie Thomas
Manquant d’os, de cerveaux et même d’intestins complets, les plans corporels d’animaux simples comme les anémones de mer semblent avoir peu de choses en commun avec les humains et leurs parents vertébrés. Néanmoins, une nouvelle recherche du chercheur Matt Gibson, Ph.D. au Stowers Institute for Health care Analysis montre que les apparences peuvent être trompeuses et qu’une boîte à outils génétique commune peut être déployée de différentes manières pour conduire le développement embryologique à produire des corps adultes très différents. des strategies.
Il est bien établi que les anémones de mer, les coraux et leurs mothers and fathers méduses partageaient un ancêtre commun avec les humains qui sillonnaient les anciens océans de la Terre il y a plus de 600 tens of millions d’années. Une nouvelle étude du Gibson Lab, publiée dans Present Biology le 13 juin 2023, éclaire la base génétique du développement du system corporel chez l’anémone de mer starlette, Nematostella vectensis. Ces nouvelles connaissances brossent un tableau saisissant de la façon dont certains des premiers animaux sur terre sont passés de l’œuf à l’embryon puis à l’adulte.
“Etudier la génétique du développement de Nematostella, c’est un peu comme emmener une machine à voyager dans le temps dans un passé très lointain”, a déclaré Gibson. “Notre travail nous permet de nous demander à quoi ressemblait la vie il y a longtemps – des centaines de thousands and thousands d’années avant les dinosaures. Remark les animaux anciens se sont-ils développés de l’œuf à l’adulte, et dans quelle mesure les mécanismes génétiques qui guident le développement embryonnaire ont-ils perduré au cours des millénaires ? ”
La plupart des animaux contemporains, des insectes aux vertébrés, se développent en formant une série tête-bêche de segments qui assument des identités distinctes en fonction de leur situation. Dans un segment donné, il existe un autre axe de polarité qui informe les cellules si elles sont à l’avant ou à l’arrière du section. Collectivement, on parle de polarisation de section.
Shuonan He, Ph.D. un ancien chercheur prédoctoral du Gibson Lab, a découvert des gènes impliqués lors du développement de l’anémone de mer, Nematostella vectensis, qui guident la formation de segments et d’autres qui dirigent des programmes de polarité de section étonnamment similaires aux organismes furthermore haut dans le arbre évolutif de la vie, y compris les humains.
“L’importance est que les directions génétiques sous-jacentes à la building de programs corporels d’animaux extrêmement différents, par exemple, une anémone de mer et un humain, sont incroyablement similaires”, a déclaré Gibson. “La logique génétique est en grande partie la même.”
Cette nouvelle étude s’appuie sur une étude de 2018 publiée dans Science du Gibson Lab qui a montré que les anémones de mer ont une symétrie bilatérale interne au début du développement avec huit segments radiaux. L’étude a démontré que les gènes Hox – des gènes maîtres du développement qui sont cruciaux pour le développement humain – agissent pour délimiter les frontières entre les segments et ont probablement joué un rôle ancien dans la building des segments.
La dernière découverte de l’équipe check out comment les segments se forment et ce qui explique les différences dans leurs identités. En utilisant la transcriptomique spatiale, ou les différences d’expression des gènes entre les segments, l’équipe a découvert des centaines de nouveaux gènes spécifiques aux segments. Ceux-ci comprennent deux gènes cruciaux qui codent pour les facteurs de transcription qui régissent la polarisation des segments sous le contrôle des gènes Hox et sont nécessaires au bon placement des muscle tissues de l’anémone de mer.
L’étonnante diversité des organismes sur Terre peut être comparée à l’assemblage des Legos. “Que vous construisiez un dinosaure, une anémone de mer ou un humain, de nombreux éléments constitutifs génétiques de foundation sont en grande partie les mêmes malgré des formes animales radicalement différentes”, a déclaré Gibson.
C’est la première fois que les scientifiques ont la preuve d’une base moléculaire pour la polarisation des segments chez un animal pré-bilatérien. Bien que largement étudiée chez des espèces bilatérales comme les mouches des fruits et les humains, l’idée que les animaux cnidaires possèdent une segmentation était inattendue. Maintenant, l’équipe a la preuve que ces segments sont également polarisés.
“Cela fournit une preuve supplémentaire que l’étude d’une grande diversité d’animaux peut avoir des implications directes pour la compréhension des principes généraux, y compris ceux qui s’appliquent à la biologie humaine”, a déclaré Gibson. “En allant un peu additionally loin, en comprenant la logique du développement des anémones de mer et en la comparant à ce que nous voyons chez les vertébrés, nous pouvons également extrapoler dans le temps pour comprendre comment les animaux se sont probablement développés il y a des centaines de millions d’années.”
Parmi les autres auteurs figurent Wanqing Shao, Ph.D. Shiyuan Chen, Ph.D. et Ting Wang, Ph.D.
Ce travail a été financé par les National Institutes of Wellbeing (NIH) (prix : RO1HG007175, prix : U24ES026699, prix : U01CA200060, prix : U01HG009391, prix : U41HG010972) et le soutien institutionnel du Stowers Institute for Healthcare Investigation. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les views officielles du NIH.
