Il y a un rythme dans le développement de la vie. Passer d’un minuscule amas de cellules à un organisme adulte nécessite un timing et un contrôle précis. Les bons gènes doivent s’activer au bon moment, pendant la bonne durée et dans le bon ordre. Perdre le rythme peut entraîner des maladies comme le cancer. Alors, qu’est-ce qui maintient chaque gène en alerte ?
Le professeur Christopher Hammell du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) a découvert que chez le ver C. elegans, cet orchestre génétique n’a pas de chef unique. Au lieu de cela, un quatuor de molécules travaille de concert pour chronométrer chaque étape de développement. Hammell dit que ce processus partage certaines similitudes avec les horloges circadiennes qui contrôlent le comportement humain. Comprendre comment l’horloge du ver est régulée pourrait aider à expliquer comment le temps affecte le développement d’autres animaux. Hammel explique :
« Cette horloge que nous avons découverte définit la cadence du développement. C’est un coordinateur de l’orchestre. Elle contrôle quand le trombone sonne, à quel point il devient fort et combien de temps dure la note. »
Chaque étape de C. elegansLe développement commence avec deux protéines, NHR-85 et NHR-23. Ils travaillent ensemble pour déclencher une impulsion d’expression génétique, en activant le microARN lin-4, qui contrôle les modèles de développement des cellules souches. Le moment, la force et la durée du pouls dépendent de la courte période pendant laquelle NHR-85 et NHR-23 interagissent, et d’une autre protéine, LIN-42qui termine chaque période de développement en arrêtant le NHR-85.
« Gâchez l’orchestre, il fera toujours du son », dit Hammell. « Mais la façon dont la musique change nous permet de savoir que le bon timing est essentiel au développement. »
Hammell s’est associé à Wolfgang Keil de l’Institut Curie de Paris pour observer ce cycle d’expression génique en action. C. elegans Il lui faut environ 50 heures pour atteindre l’âge adulte. Pendant ce temps, il est toujours en mouvement, comme un adolescent agité. L’équipe a développé une nouvelle technique d’imagerie pour maintenir le petit ver en place suffisamment longtemps pour prendre des photos et des vidéos. Cela leur a permis de mesurer chaque rythme de développement au fur et à mesure qu’il se produisait.
« Nous pouvions voir chaque fois que les gènes s’activaient depuis la naissance jusqu’à l’âge adulte », explique Hammell. « Ce type d’imagerie n’a jamais été réalisé chez les animaux, mais uniquement dans des cellules uniques. »
Hammell travaille maintenant avec Leemor Joshua-Tor, professeur au CSHL et chercheur au HHMI, pour imaginer comment les protéines de l’horloge interagissent au fil du temps.
« Nous voulons comprendre, avec encore plus de précision, le fonctionnement de cette horloge », explique Hammell. « Les humains peuvent faire des choses comme écrire de la musique ou effectuer des calculs, non pas parce que nous possédons un gène de calcul ou de musique, mais parce que nos horloges de développement permettent à notre cerveau de se développer plus longtemps pour devenir un organe plus complexe. »
En d’autres termes, lorsqu’il s’agit de développement, le temps presse.
Plus d’information:
Brian Kinney et al, Un réseau de gènes de type circadien programme le moment et le dosage de la transcription hétérochronique des miARN pendant le développement de C. elegans, Cellule de développement (2023). DOI : 10.1016/j.devcel.2023.08.006