La première mutation du gène wingless a été découverte par hasard chez la drosophile dans les années 1970, suite à l’observation de mouches ne possédant pas d’ailes, d’où son nom. Quinze ans après sa découverte, le gène s’est avéré être conservé chez les mammifères, un événement qui a donné lieu à la fondation de la famille de gènes wnt. Des mutations dans les gènes wnt conduisent à divers types de cancer.
La famille de gènes wnt, y compris son membre fondateur, le gène sans ailes, régule plusieurs processus au cours du développement embryonnaire des insectes et des mammifères. Cependant, si cela est vrai, alors pourquoi la première mutation du gène sans ailes découverte n’a-t-elle affecté que les ailes des mouches drosophiles ? Telle était la question posée par le laboratoire de développement et de contrôle de la croissance de l’IRB Barcelona.
En utilisant des techniques d’édition de gènes, telles que CRISPR/Cas9, les chercheurs ont découvert une région génomique conservée au cours de l’évolution qui régule l’expression de la protéine Wingless uniquement lors de la formation de l’aile. À l’aide d’essais fonctionnels, les scientifiques ont découvert que cette région régulatrice agit non seulement pour promouvoir exclusivement la formation des ailes, mais qu’elle régénère également les ailes lorsqu’elles sont endommagées.
Assurer la formation des ailes de différentes manières
Les chercheurs ont montré que cette région régulatrice est exclusivement impliquée dans la régulation de l’expression de Wingless lors de la formation de l’aile. Leurs tests fonctionnels ont également découvert la présence de deux modules hautement redondants dans cette région régulatrice qui sont activés par des voies de signalisation indépendantes.
« Ce que nous avons découvert dans cette étude est un mécanisme de régulation génétique très robuste qui assure le bon développement des ailes, et ce mécanisme est cohérent avec l’importance cruciale que ces structures ont pour les insectes en général », a déclaré le Dr Marco Milan, chercheur à l’ICREA et le chef du laboratoire de développement et de contrôle de la croissance, qui a dirigé cette étude. « Le développement des ailes a été un énorme avantage évolutif pour les insectes et c’est ce qui a permis leur expansion et leur diversification. »
Régénération et tumeurs
Lorsque des dommages aux organes se produisent, les cellules lésées envoient des signaux aux cellules environnantes afin que celles-ci se divisent ensuite afin de restaurer l’organe. Les auteurs de cette enquête ont montré que Wingless est également la molécule responsable de signaler aux cellules saines de se diviser et de régénérer les tissus, et que la région régulatrice impliquée dans la formation des ailes est également activée dans des situations de dommages afin d’induire l’expression de Wingless.
L’équipe de recherche a démontré dans des tests fonctionnels que la voie de signalisation du stress JNK agit de manière redondante sur les deux modules existants. « Encore une fois, un mécanisme de régulation génétique très robuste assure non seulement le développement correct de l’aile mais également sa capacité à se régénérer », ont déclaré Elena Gracia-Latorre et Lidia Pérez, les auteurs initiaux de la recherche.
Enfin, les chercheurs ont réalisé des expériences dans lesquelles ils ont bloqué le processus d’élimination des cellules endommagées, pour découvrir que la zone de régulation Wingless restait continuellement activée. En raison de la présence constante de Wingless, les cellules ont proliféré de manière incontrôlable, ce qui a finalement donné lieu à la formation de croissances tumorales et malignes.
« Cela nous permet de proposer que la régénération et le développement tumoral sont les deux faces d’une même médaille : si Wingless est induit pendant une courte période, il forme l’aile normalement ou lui permet de se régénérer, mais s’il est maintenu de manière chronique, alors il provoque une prolifération et une tumeur », conclut le Dr Milan.
L’étude est publiée dans Communication Nature.
Elena Gracia-Latorre et al, Un seul activateur WNT entraîne la spécification et la régénération de l’aile Drosophila, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-32400-2