Un même gène pour former plusieurs organes

Des scientifiques de l’EPFL et de l’Université de Genève ont trouvé comment de mêmes gènes régulés de façon identique pouvaient produire des organes différents, pendant l’embryogenèse. Cette découverte permet de mieux comprendre comment les gènes ont évolués et quels sont les mécanismes qui les régulent.

En 2001, l’une des plus grandes révélations du séquençage du génome humain indiquait que, malgré la complexité de notre corps, nous ne disposons pas de davantage de gènes que des animaux plus simples, comme les vers. Les gènes des mammifères sont en effet réutilisés plusieurs fois pour des tâches diverses. Ce constat vaut surtout pour les gènes qui régulent le développement du fœtus, comme la famille des «Hox». Ce groupe est constitué de 39 gènes, qui produisent le plan d’organisation du corps de l’animal en définissant l’emplacement des segments au début du développement embryonnaire. En d’autres termes, les gènes Hox décident du positionnement de chacune des parties du corps.

Ces gènes sont regroupés dans l’ADN cellulaire et entourés par de longues séquences d’ADN qui ne contiennent aucun gène. Toutefois, ces espaces sont loin d’être vides. Ils comportent des séquences qui se lient avec les gènes Hox, afin de les réguler. Ces derniers étant à l’origine de tissus et organes différents, on peut se demander s’ils sont contrôlés d’une manière identique.

Une équipe de scientifiques de l’EPFL et de l’UNIGE, menée par Denis Duboule, a démontré que ce sont ces longues séquences d’ADN qui permettent aux gènes Hox de s’exprimer dans de multiples tissus du fœtus, et de produire ainsi différents organes du corps en développement. Les chercheurs appellent ces séquences d’ADN des «archipels régulateurs» et les petites séquences régulatrices des «îles». L’idée est que l’archipel se replie sur le groupe de gènes Hox et s’y lie grâce à ses «îles». Il se déplace ensuite subtilement pour activer les gènes Hox nécessaires au développement d’un tissu ou d’un organe spécifique.

Lorsque l’archipel recouvre les gènes Hox, il forme un complexe d’ADN qui est contrôlé par les signaux chimiques provenant des cellules environnantes. Ces signaux agissent sur la structure tridimensionnelle du complexe d’ADN. Bien que subtiles, ces modifications structurelles déterminent quelles combinaisons de gènes Hox vont s’exprimer à chaque moment donné. Ainsi, les mêmes gènes Hox peuvent réguler diverses structures du corps.

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