Des années de travail par des biologistes du développement du Trinity College de Dublin, en collaboration avec des collègues de l’unité de génétique humaine MRC de l’Université d’Édimbourg, ont produit une ressource qui aidera les chercheurs à évaluer comment les gènes clés contrôlent la différenciation des tissus et des organes des embryons en développement.
L’équipe collaborative, qui vient de publier les travaux dans la revue, Développementont analysé ces gènes clés, leurs liens de communication et leurs impacts dans l’espace 3D de l’embryon de souris à travers plusieurs stades de développement.
Nous nous sommes assis avec le professeur Paula Murphy, de la Trinity’s School of Natural Sciences, pour en savoir plus sur la recherche et ses implications plus larges.
Quel bond en avant ce travail a-t-il fait ?
Certains gènes et réseaux de gènes jouent un rôle important dans la détermination du développement d’un embryon, de la formation de différents types de cellules (muscle, os, neurone) et de l’endroit où les organes apparaissent. Depuis quelques décennies, grâce aux techniques de biologie moléculaire, nous avons pu découvrir où et quand l’un de ces « gènes Wnt » est activé, ce qui nous aide à comprendre comment il agit pour guider le développement embryonnaire.
La technique devrait être effectuée pour chaque gène individuellement pour obtenir un «instantané» de l’endroit où il est exprimé dans l’espace embryonnaire 3D à un moment donné. Ce que nous avons réussi à réaliser ici est la tâche difficile de cartographier ces instantanés de données spatiales pour de nombreux gènes, en intégrant et en comparant où chaque gène est activé dans l’embryon en développement. Développer les outils pour pouvoir le faire a été une réalisation majeure pour nos collègues en biologie computationnelle du projet Edinburgh Mouse Atlas.
Avez-vous été surpris par tout ce que vous avez découvert ?
Cette approche nous a permis de faire un certain nombre de découvertes qui n’auraient pas été possibles sans intégrer (cartographier) tous les modèles. Par exemple, nous pourrions révéler où la voie est silencieuse parce que l’un ou l’autre des composants n’est pas activé.
La découverte la plus nouvelle est probablement qu’il existe des « points chauds » dans l’embryon où un très grand nombre de ces gènes sont activés ensemble. Certains de ces points chauds sont connus pour être l’emplacement d’importants groupes de cellules qui guident le développement, mais certains étaient auparavant inconnus et révèlent des centres de signalisation auparavant invisibles dans l’embryon.
Quelle(s) autre(s) question(s) de recherche les biologistes du développement peuvent-ils maintenant poser ?
En accompagnement de cette publication, nous avons mis à disposition gratuitement toutes les données brutes et cartographiées, ainsi que les outils de visualisation afin que tout biologiste du développement puisse se poser des questions sur ce système de communication cellulaire dans n’importe quelle partie de l’embryon. Par exemple, les collègues qui s’intéressent au développement des reins ou au développement du cerveau peuvent approfondir les composants du système activés dans cette partie de l’embryon.
Nous et d’autres pouvons désormais utiliser ces données pour poser des questions sur l’évolution du système. Par exemple, il existe 19 gènes très similaires chez une souris et un humain. Ces multiples gènes sont apparus par duplication de gènes il y a très longtemps. Nous pouvons maintenant examiner comment les gènes ont divergé, chacun assumant des fonctions uniques au cours du développement d’un embryon multicellulaire complexe.
Quelles sont les prochaines étapes pour votre équipe ?
Nous effectuons actuellement une analyse ciblée de l’ensemble de données intégré dans les bourgeons des membres en développement pour mieux comprendre comment le système de communication cellulaire fonctionne dans le membre. Nous attendons également avec impatience de voir comment les données seront utilisées par des collègues ayant des intérêts spécialisés différents pour approfondir notre compréhension de tous les systèmes en développement.
Paula Murphy et al, Analyse intégrée de l’expression génique des composants du système de signalisation Wnt, Développement (2022). DOI : 10.1242/dev.200312