Une horloge de développement avec une fonction de point de contrôle

Une horloge de développement avec une fonction de point de contrôle

Une horloge de développement avec une fonction de point de contrôle

Les gènes de l’oscillateur C. elegans sont exprimés selon un schéma rythmique, sont couplés au développement larvaire et peuvent s’arrêter dans un état récurrent spécifique, compatible avec une fonction de point de contrôle du développement. Crédit: Institut Friedrich Miescher pour la recherche biomédicale

Le groupe de Helge Grosshans a caractérisé l ‘«oscillateur C. elegans», plus de 3 700 gènes qui s’expriment rythmiquement au cours du développement larvaire de C. elegans. Ils ont démontré le couplage de l’oscillateur avec la mue et ont obtenu des informations sur la façon dont il est câblé. Leurs résultats suggèrent que l’oscillateur fonctionne comme une horloge de développement avec une fonction de point de contrôle de développement.


Les oscillations d’expression génique – c’est-à-dire l’expression rythmique des gènes – se produisent dans de nombreux systèmes biologiques. Ils sont bien adaptés au chronométrage, agissant comme des «horloges moléculaires» qui contrôlent les processus répétitifs. Par exemple, les oscillations d’expression génique sous-tendent les horloges circadiennes qui régulent le cycle quotidien veille-sommeil des animaux.

Les «horloges de développement» utilisent de la même manière les oscillations d’expression génique pour synchroniser les processus de développement des tissus et des organes. Helge Grosshans et son groupe de recherche ont étudié en profondeur le chronométrage du développement chez le ver rond C. elegans. En 2014, le groupe a montré que la transcription de milliers de gènes est sujette à des oscillations lors du développement larvaire de ce ver rond et que la période d’oscillation coïncidait à peu près avec la durée d’un stade larvaire.

Milou Meeuse et Yannick Hauser, deux doctorants. les étudiants du groupe Grosshans ont étudié ce phénomène plus en détail pour mieux comprendre l’architecture et la fonction de l’oscillateur C. elegans. Leur étude, soutenue par et ERC Advanced Grant, a récemment été publiée dans Biologie des systèmes moléculaires.

Ils ont effectué de nombreuses expériences pour surveiller l’expression des gènes sur toute la période de développement post-embryonnaire de C. elegans et jusqu’à l’âge adulte. Cela leur a permis d’identifier plus de 3 700 gènes exprimés rythmiquement – environ un quart de tous les gènes exprimés. Ils ont identifié quatre cycles d’expression génique pour les gènes oscillants, reflétant la progression à travers les quatre stades larvaires. En effet, ils ont constaté que les oscillations se produisent en étroite synchronisation avec le cycle de mue, c’est-à-dire le processus de synthèse de la nouvelle cuticule et de l’excrétion de l’ancienne cuticule qui se produit à la fin de chaque stade larvaire. Les chercheurs ont en outre observé que les oscillations s’initient chez les embryons, s’arrêtent de façon transitoire après l’éclosion et en réponse à une perturbation (par exemple, lorsque la larve ne reçoit plus de nourriture) et cessent chez les adultes. Voir l’image en bas.

«Avec nos expériences, nous avons clairement démontré le couplage de l’oscillateur avec la mue», explique Milou Meuse, l’un des premiers auteurs de l’étude. « Nous avons également montré que l’oscillateur peut être arrêté, mais seulement à des moments spécifiques. Ce sont les moments où le ver » vérifie « si les conditions sont propices pour continuer le développement pour une autre oscillation complète, ou s’il vaut mieux s’arrêter et attendre, pour exemple jusqu’à ce que la nourriture soit à nouveau disponible. En d’autres termes, l’oscillateur a une fonction de point de contrôle de développement. « 

Le co-premier auteur Yannick Hauser ajoute: « C’était vraiment étonnant de réaliser que nous pouvons expliquer comment cette fonction de point de contrôle provient d’une architecture d’oscillateur spécifique en s’inspirant de la théorie de la dynamique non linéaire. Cela nous permettra désormais de développer des modèles mathématiques pour représenter et approfondir l’étude. l’oscillateur. « 

Il en ressort clairement que l’oscillateur C. elegans est une horloge de développement qui aide le ver à prendre les bonnes décisions concernant le moment de son développement.



Plus d’information:
Milou WM Meeuse et al. Fonction développementale et transitions d’état d’un oscillateur d’expression génique chez Caenorhabditis elegans, Biologie des systèmes moléculaires (2020). DOI: 10.15252 / msb.20209498

Fourni par Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research

Citation: A developmental clock with a checkpoint function (2020, 21 juillet) récupéré le 21 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-developmental-clock-checkpoint-function.html

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