La façon dont les embryons de souris établissent la distinction entre le côté gauche et le côté droit

Les biologistes du RIKEN ont identifié le processus par lequel les petits poils des embryons perçoivent le mouvement des fluides, ce qui aboutit finalement au développement de différences entre les côtés gauche et droit de l’embryon. La découverte ne règle pas uniquement un différend de longue date, mais fournit également des indications précieuses pour l’étude des troubles dus à un dysfonctionnement de ce mécanisme.

Comment les différenciations entre le côté gauche et le côté droit se forment-elles chez l’embryon ?

En observation extérieure, il est généralement très difficile de différencier le côté gauche et le côté droit des corps des vertébrés. Cependant, le scénario est contrasté à l’intérieur du corps où divers organes tels que le cœur, le foie et la rate se situent de part et d’autre de l’axe central qui sépare la gauche et la droite.

Les embryons, en revanche, commencent par être des ensembles de cellules symétriques. Le processus d’apparition des dissemblances entre les côtés gauche et droit des embryons est depuis longtemps un sujet de préoccupation pour la recherche.

Chez un embryon de souris, de minuscules structures ressemblant à des cheveux, appelées cils, tournent dans le sens des aiguilles d’une montre, créant un flux de liquide qui se déplace vers la gauche dans le milieu environnant. Les cils immobiles, fixes et situés de part et d’autre des cils en mouvement, perçoivent le flux de circulation généré par ces derniers. La perception du mouvement du fluide déclenche des voies de développement différentes entre les côtés gauche et droit de l’embryon.

La méthode utilisée par les cils immobiles pour détecter le flux de liquide

Néanmoins, il existe un désaccord concernant le mécanisme par lequel les cils immotiques détectent le flux de fluide. Deux hypothèses ont été avancées : la première propose que le flux de liquide soit détecté par les substances chimiques qu’il contient, tandis que la seconde suggère qu’il est détecté par la force mécanique exercée par le flux. Toutefois, à ce jour, aucune preuve expérimentale n’a permis de confirmer l’une ou l’autre de ces hypothèses.

La controverse a été résolue par Hiroshi Hamada et Takanobu Katoh, ainsi que leurs collègues du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research, qui ont démontré par leurs recherches que les cils des embryons de souris perçoivent mécaniquement l’écoulement des fluides.

En utilisant un faisceau laser, les chercheurs ont exercé un contrôle sur un cil solitaire et ont observé un signal impliquant des ions calcium. Cette expérience a confirmé que la stimulation mécanique d’un seul cilium est suffisante pour établir l’asymétrie gauche-droite dans les embryons.

En utilisant des méthodes de microscopie sophistiquées, ils ont également détecté que les cils du côté gauche et du côté droit se courbent dans des directions opposées. En outre, ils ont conclu que les cils détectent le sens de la courbure en raison de la distribution inégale des canaux en leur sein. Par conséquent, les signaux calciques ne sont générés que si le fluide s’écoule dans une direction spécifique. Ce qui explique pourquoi seuls les cils du côté gauche d’un embryon sont activés.

L’impact de la découverte

Selon M. Katoh, principal auteur d’un article publié dans Science, “ils ont apporté une réponse concluante à une question essentielle concernant la détermination de l’asymétrie gauche-droite. La question était de savoir pourquoi le côté gauche est uniquement déclenché par le flux nodal vers la gauche. Cette découverte constitue une avancée significative dans la compréhension du processus d’établissement de l’asymétrie gauche-droite”.

Katoh a également indiqué que “ces résultats peuvent avoir des implications pratiques. Les résultats de la recherche pourraient fournir des connaissances précieuses pour l’étude du processus d’organogenèse et pourraient potentiellement aider à élaborer des solutions pour les conditions liées au dysfonctionnement des cils”.

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