La grande majorité des espèces de vertébrés vivant aujourd’hui, y compris les humains, appartiennent au groupe des vertébrés à mâchoires. Le développement des mâchoires articulées au cours de l’évolution des vertébrés a été l’une des transitions évolutives les plus importantes des vertébrés sans mâchoires aux vertébrés à mâchoires, qui a eu lieu il y a au moins 423 millions d’années. Les mâchoires inférieure et supérieure étaient initialement reliées par l’articulation primaire de la mâchoire. Cependant, au cours de l’évolution des mammifères, celle-ci s’est déplacée vers l’oreille moyenne pour améliorer l’audition et a été remplacée par l’articulation secondaire de la mâchoire, c’est ainsi que les humains sont construits aujourd’hui.
L’articulation primaire de la mâchoire se forme au cours du développement embryonnaire et possède un gène actif qui contient des informations sur la séquence d’une protéine spécifique, le facteur de transcription Nkx3.2. On a longtemps pensé que cette protéine jouait un rôle majeur dans l’évolution de cette articulation de la mâchoire, mais on savait peu de choses auparavant sur la façon dont son activité génique est régulée dans les cellules de l’articulation de la mâchoire.
Gènes activateurs
En règle générale, les gènes sont activés à l’aide de séquences d’ADN, appelées activateurs, qui ne contiennent pas d’informations sur les séquences de gènes. De plus, un tel ADN « régulateur » ne peut contribuer à l’activation du gène que dans un certain type cellulaire et peut être conservé parmi différentes espèces animales.
« Nous avons cherché dans les séquences génomiques de nombreuses espèces de vertébrés différentes et n’avons trouvé la séquence d’ADN près du gène Nkx3.2 que chez les vertébrés à mâchoires, pas chez ceux sans mâchoires. Lorsque nous avons injecté ces séquences d’ADN de vertébrés à mâchoires dans des embryons de poisson zèbre, ils ont tous été activés. dans les cellules articulaires de la mâchoire. Le fait que leur capacité d’activation ait été préservée pendant plus de 400 millions d’années montre à quel point elle est importante pour les vertébrés à mâchoires », note Tatjana Haitina, chercheuse à l’Université d’Uppsala, qui a dirigé l’étude.
« Dans des expériences où nous avons supprimé la séquence d’ADN nouvellement découverte du génome du poisson zèbre à l’aide de la technique CRISPR/Cas9, nous avons constaté que l’activation précoce du gène Nkx3.2 était réduite, ce qui provoquait des défauts dans la forme de l’articulation de la mâchoire. Il s’est avéré que ces défauts ont ensuite été réparés, suggérant qu’il existe un ADN régulateur supplémentaire quelque part dans le génome qui contrôle l’activation du gène Nkx3.2 et qui attend d’être découvert », ajoute Jake Leyhr, étudiant au doctorat dans l’équipe de recherche.
Les chercheurs espèrent que leur découverte est une étape importante vers la compréhension du processus à l’origine des mâchoires des vertébrés.
La recherche a été publiée dans eVie.
Plus d’information:
Jake Leyhr et al, Un nouvel élément cis-régulateur entraîne l’expression précoce de Nkx3.2 dans l’articulation de la mâchoire primaire du gnathostome, eVie (2022). DOI : 10.7554/eLife.75749