Tensions mécaniques chez les embryons de mouches : une clé de l'évolution ?

Tensions mécaniques chez les embryons de mouches : une clé de l'évolution ?

Des équipes de recherche de l'Université de Hohenheim et du Centre RIKEN au Japon ont mené une étude approfondie du stress mécanique chez les embryons de mouches. Ces tensions surviennent au cours du développement embryonnaire lorsque les cellules et les tissus entrent en collision. Ils peuvent avoir de graves conséquences sur le développement des animaux. Dans cette étude, deux stratégies différentes pour contrôler ces tensions produites chez différentes espèces de mouches ont été observées.

La gastrulation est au cœur de la recherche, une étape cruciale du développement au cours de laquelle des tissus complexes sont formés à partir de simples couches de cellules. Les contraintes mécaniques peuvent provoquer des déformations et malformations mortelles mettant en danger la morphogenèse. Chez les mouches des fruits (Drosophila melanogaster), en particulier, il a été constaté qu'un sillon temporaire fait office de bassin collecteur mécanique. Si la formation de cette structure est incorrecte, de graves malformations de la tête et du système nerveux surviennent.

Différentes stratégies pour gérer les tensions

En revanche, d’autres espèces de mouches, comme Chironomus riparius, ont développé une stratégie différente : leurs cellules se divisent obliquement ou verticalement, réduisant ainsi la pression sur la structure tissulaire. Des changements expérimentaux dans l’orientation des divisions cellulaires peuvent assurer un développement embryonnaire normal. Ces résultats ont été confirmés de manière indépendante par un groupe de travail de l'Institut Max Planck de Dresde et montrent que l'évolution a apporté diverses solutions au problème des contraintes mécaniques.

L’importance des contraintes mécaniques pourrait être considérable. Ils pourraient jouer un rôle clé dans l’émergence de nouveaux plans corporels au cours de l’évolution. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la célèbre revue Nature et fournissent des informations approfondies sur les mécanismes biophysiques à l'œuvre dans le développement embryonnaire.

Gastrulation et morphogenèse

La gastrulation, processus morphogénétique, entraîne l'organisation spatiale des blastomères en trois feuillets germinaux (ectoderme, mésoderme, endoderme). Ce processus est caractérisé par la restructuration interne de certaines cellules de la couche externe, obtenue par des changements dans la forme des cellules, notamment par la contraction apicale. Chez la drosophile, l'invagination du mésoderme et de l'endoderme se produit sous forme d'unités tissulaires collectives et non de cellules individuelles.

Une clé pour comprendre ces processus est le rôle de composants de signalisation spécifiques tels que le morphogène Spätzle, qui établit un gradient d'activité transcriptionnelle. Cela conduit à l’expression d’une gastrulation repliée et de T48. Ces facteurs sont cruciaux pour les changements de forme apicale nécessaires à la gastrulation. Les actines et la myosine 2 sont les principales protéines qui contrôlent les propriétés contractiles des cellules, favorisant ainsi la fonction de sculpture des tissus.

Une autre découverte intéressante est que la rétroaction mécanique influence la forme et le comportement des cellules pendant la gastrulation. Cela se produit par la tension contrôlant l’organisation et la force contractile de la myosine 2. Une telle dynamique est cruciale pour maintenir l’intégrité des tissus et favoriser les mouvements morphogénétiques coordonnés.