Février 2017 : Les gènes changent de travail au cours de l'évolution

Dans un article paru le 1er février 2017 dans Open Biology, Eve Gazave, Quentin Lemaître et Guillaume Balavoine du groupe Evolution et Développement ont étudié une voie de signalisation entre cellules (appelée "Notch") qui fonctionne dans le développement de tous les animaux. Etrangement, chez le ver segmenté Platynereis, ces gènes ne servent pas à fabriquer des neurones, comme chez les autres animaux, mais des soies, une caractéristique propre aux vers segmentés.

Notch/Delta fabrique des soies mais pas des neurones chez l'annélide Platynereis.

La voie Notch est cruciale pour la spécification précoce de la destinée neurale chez les insectes comme chez les vertébrés. Elle sélectionne les cellules destinées à la différenciation neurale grâce à un processus d'inhibition latérale (voir figure). Ce mécanisme d’inhibition latérale permet, à partir d’une couche uniforme de cellules embryonnaires indifférenciées, de produire un nombre limité de neurones régulièrement espacés. Le but de l'étude a été d'explorer les fonctions de la voie Notch chez le ver segmenté Platynereis, un représentant des lophotrochozoaires, la troisième branche des bilatériens, afin d'éclairer les rôles ancestraux de Notch chez ces mêmes bilatériens. En utilisant des inhibiteurs pharmacologiques, Gazave et co-auteurs montrent que la voie Notch ne semble pas jouer un rôle général dans les mécanismes précoces de la neurogenèse larvaire et adulte de l'annélide, même si un rôle dans la spécification d'un petit nombre de neurones de la tête et du tronc est probable. Par contre, au moment même où la neurogenèse se produit, les expériences suggèrent qu'un processus d'inhibition latérale produit par Notch est nécessaire pour sélectionner les chaetoblastes, des cellules spécialisées dans la production des soies locomotrices et mécanosensorielles caractéristiques des annélides. Ces soies se forment en nombre précis et spécifiques sur chaque segment du ver, un travail idéal pour la voie Notch.
Ces observations confortent l'idée que la signalisation Notch a été recrutée à de multiples reprises au cours de l'évolution comme une "boîte à outils" ancestrale du développement. Néammoins, nous ne savons pas ce qui remplace la voie Notch dans la production des neurones du ver qui sont aussi en nombres et positions très régulés.

Comment différencier certaines cellules (comme des neurones) en nombre précis et régulièrement espacées dans une monocouche de cellules embryonnaires ? C’est ce que l’inhibition latérale, produite par la voie Notch permet d’obtenir. Le signal Delta (une protéine) en rouge est présent à la surface de certaines cellules. Il est perçu par les cellules environnantes, qui porte un récepteur de ce signal, la protéine Notch (en gris). Ces cellules voisines, sont alors empêchées de se différencier et la production de la protéine Delta est inhibée à leur niveau, alors qu’elle est renforcée dans la cellule émettrice. A la fin, seules les cellules exprimant Delta se différencient. En partant d’une situation aléatoire (t=0), le système se stabilise sur un nombre précis de cellules Delta.

Pour en savoir plus :
Gazave E., Lemaître Q.I.B. & Balavoine G. The Notch pathway in the annelid Platynereis: insights into chaetogenesis and neurogenesis processes
Abstract

Contact : Guillaume Balavoine, group Evolution et Développement des Métazoaires, tel.: + 33 (0)1 57 27 80 02

 

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