Depuis le XVIIIe siècle, plusieurs théories concernant l'origine de la tête des vertébrés ont été proposées. Cependant, en raison du manque d'études moléculaires et morphologiques, la concern de savoir si la tête des vertébrés a évolué comme un phase embryonnaire modifié ou si elle est née comme une tête indépendante non segmentée reste sans réponse. Aujourd'hui, des scientifiques japonais ont étudié les embryons de lamproie en utilisant des approaches microscopiques de pointe pour révéler des informations intéressantes sur l'évolution de la tête des vertébrés, clarifiant ainsi un mystère non résolu de la science fondamentale.
- Les scientifiques japonais ont étudié les embryons de lamproie pour comprendre l’origine évolutive de la tête des vertébrés.
- Ils ont découvert que le mésoderme de la tête des vertébrés divergeait tôt dans l’évolution, provenant d’un ancien mésoderme et se différenciant avant l’émergence des vertébrés à mâchoires.
- Cette étude remet en question les théories précédentes et apporte un nouvel éclairage sur l’évolution de la tête des vertébrés, clarifiant ainsi un mystère scientifique fondamental.
L'origine du crâne des vertébrés fait l'objet de nombreux débats parmi les biologistes évolutionnistes. Certains pensent que la tête des vertébrés s'est développée à la suite d'une modification des éléments segmentaires du tronc, tels que les vertèbres et les somites. D’un autre côté, d’autres pensent que la tête des vertébrés a évolué comme une nouvelle partie du corps non segmentée, sans rapport avec d’autres somites de segments embryonnaires largement observés.
Il est intéressant de noter que des études antérieures sur les embryons ont révélé la présence de certains vestiges de somites dans le mésoderme de la tête (par exemple, cavités céphaliques et somitomères). Cependant, l'homologie entre les somites du tronc et ces segments de tête a été controversée.
L'incapacité à comprendre les origines évolutives de la tête des vertébrés est également attribuable au manque d'études sur les espèces existantes telles que les lamproies, qui sont connues pour partager plusieurs characteristics avec les vertébrés fossiles sans mâchoire et conserver des characteristics primitifs liés au mésoderme de la tête.
Bien que certaines études se soient concentrées sur la morphologie embryonnaire des lamproies, elles ont souvent échoué en raison de défis tels que la destruction des tissus et la fixation acide lors de l'examen, ce qui rend difficile l'observation de la formation du mésoderme de la tête et des somites du tronc.
Cependant, une équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Takayuki Onai de l'Université de Fukui, au Japon, a utilisé des strategies avancées telles que la microscopie électronique à transmission et la microscopie électronique à balayage en série (SBF-SEM) pour comprendre le développement du mésoderme de la tête. et les somites dans les embryons de lamproie.
Les chercheurs ont également analysé la morphologie et les modèles d’expression génétique des céphalochordés et des hémichordés (tous deux des invertébrés) pour comprendre les origines des somites et du mésoderme de la tête d’un level de vue évolutif. Cet report a été mis en ligne dans iScience le 13 novembre 2023 et est co-écrit par le Dr Noritaka Adachi d'Aix-Marseille Université, le Dr Hidetoshi Urakubo de l'Institut countrywide des sciences physiologiques (NIPS), le Dr Fumiaki Sugahara de Hyogo Medical College, le Dr Toshihiro Aramaki de l'Université d'Osaka, le Dr Mami Matsumoto du NIPS et de l'Université de la ville de Nagoya, et le Dr Nobuhiko Ohno du NIPS et de l'Université médicale de Jichi.
Pour clarifier la présence ou l'absence de somites dans le mésoderme de la tête au cours des premiers stades de diversification, les chercheurs se sont concentrés sur les rosettes, qui sont des modèles de somites majeurs et importants pour le développement ultérieur des vertèbres.
Leurs premières observations d'embryons de lamproie ont montré que le tissu étroitement lié à la formation des muscle tissue faciaux et d'autres éléments du crâne, connu sous le nom de mésoderme de la tête, présentait des amas de cellules présentant des caractéristiques similaires à des rosettes de somite. Pour clarifier si ces groupes de cellules étaient effectivement des rosettes, ils ont mené des expériences ultrastructurales, notamment le SBF-SEM et l'analyse de l'expression génique. Cet examen de la morphologie cellulaire et de l'expression des gènes a révélé que les amas de cellules étaient clairement distincts des rosettes.
« Les amas de cellules que nous avons observés sont probablement des caractéristiques spécifiques à la lamproie, vehicle ils ne sont pas reconnaissables dans le mésoderme de la tête des embryons de myxine et de requin », explique le Dr Onai.
En outre, l'analyse de l'expression génique a également révélé l'absence d'expression segmentaire des gènes liés à la somitogenèse, indiquant leur distinction par rapport aux somites. Ces résultats indiquent que le motif en rosette généralement observé chez les somites n'est pas nécessairement la caractéristique essentielle ou la as well as fondamentale qui définit le processus de segmentation corporelle.
De in addition, les expériences prouvent que le mésoderme de la tête des vertébrés a divergé au cours des premières phases de l’évolution des vertébrés. En outre, la comparaison des embryons d'hémichordés (un deutérostome basal), d'amphioxus (un cordé basal) et de vertébrés a révélé que les somites provenaient probablement du tissu « endomésoderme » d'un ancien ancêtre du deutérostome. L’origine évolutive des somites est la dilemma centrale en zoologie depuis in addition de 150 ans, et dans cette étude, Onai et al.
ont révélé l’énigme. Concernant le mécanisme évolutif de l’émergence du mésoderme de la tête, ils ont découvert que le mésoderme de la tête émergeait de la ségrégation des gènes mésodermiques entre les get-togethers avant et arrière (axe rostro-caudal) des organismes.
« Pris ensemble, nos résultats ont révélé une origine évolutive différente pour le mésoderme de la tête des vertébrés, suggérant qu'il a évolué à partir du remodelage d'un ancien mésoderme et s'est diversifié avant même l'émergence des vertébrés à mâchoires », conclut le Dr Onai.
En résumé, la découverte selon laquelle les amas de cellules présents dans le mésoderme de la tête sont distincts morphologiquement et moléculairement des somites favorise un nouveau modèle dans lequel le mésoderme de la tête des vertébrés a divergé au début de l'évolution. Cela éclaire davantage le débat séculaire sur l’évolution de la tête des vertébrés et peut nous aider à faire progresser la compréhension de nos propres origines.
