Même de petites différences dans la vitesse de croissance des animaux au cours du développement peuvent se résumer à de grandes différences dans leur taille corporelle adulte. Néanmoins, les adultes d'une même espèce sont généralement de taille presque identique. Benjamin Towbin, postdoctorant au laboratoire Grosshans qui est maintenant à Uni Bern, a découvert un mécanisme qui favorise une telle uniformité de taille sans mesurer la taille elle-même. Ses recherches sur C. elegans ont montré que la vitesse de croissance détermine la vitesse d'une horloge génétique qui chronomètre le développement.

Dans l'ensemble, les individus d'une même espèce atteignent la même taille. Cette uniformité de taille est étonnante, car le caractère aléatoire intrinsèque des processus de développement et des conditions environnementales produit des différences substantielles dans la vitesse de croissance des individus. De plus, comme la croissance des animaux est souvent exponentielle, même de petites différences de croissance peuvent s'amplifier en grandes différences de taille. Comment les animaux s'assurent-ils néanmoins d'atteindre la bonne taille ?

Bien que le contrôle de la taille ait été largement étudié chez les microbes unicellulaires, on sait peu de choses sur la façon dont les animaux multicellulaires contrôlent leur taille. Benjamin Towbin, aujourd'hui professeur assistant à l'Université de Berne, était un expert du contrôle de la taille des bactéries lorsqu'il a rejoint le FMI en tant que postdoctorant dans le groupe de Helge Grosshans. Il s'est rendu compte que la nouvelle technologie d'imagerie en direct utilisée par le laboratoire de Grosshans pour enregistrer le développement du ver rond C. elegans ouvrait de nouvelles opportunités pour étudier comment les animaux contrôlent leur taille.

Dans une étude publiée dans Nature Communications , Towbin a utilisé la microscopie accélérée pour enregistrer des centaines de C. elegans individuels de l'éclosion à l'âge adulte. Towbin a découvert un mécanisme qui assure l'uniformité de la taille corporelle chez les animaux individuels. Le mécanisme ne semble pas mesurer la taille en soi. Au lieu de cela, il détecte la vitesse à laquelle un individu grandit et ajuste de manière appropriée le temps après lequel cet individu devient adulte. Par conséquent, un individu à croissance lente atteint la même taille qu'un individu à croissance rapide car il a plus de temps pour grandir.

Towbin a montré que ce mécanisme se produit en couplant le taux de croissance à la fréquence d'un soi-disant oscillateur génétique. Le laboratoire Grosshans avait précédemment montré que cet oscillateur fonctionnait comme une horloge de développement, voir l'article. Après quatre oscillations, le développement juvénile se termine et les animaux deviennent adultes. Sachant cela, Towbin a utilisé des outils moléculaires pour accélérer cette horloge. Comme Towbin l'avait prédit par un modèle mathématique, les animaux avec une horloge plus rapide devenaient adultes plus rapidement et étaient de plus petite taille.

"Le modèle mathématique montre également qu'une relation inverse entre le taux de croissance et la fréquence d'oscillation n'est pas spécifique aux vers, mais une propriété générale des oscillateurs génétiques", déclare Towbin, le dernier auteur de l'article (Klement Stojanovski, le responsable du laboratoire de son laboratoire actuel, est le premier auteur). "Le couplage de la croissance et du développement tel qu'on le trouve chez le ver peut donc sous-tendre de nombreux autres cas de contrôle biologique de la taille", dit-il. Par exemple, le développement de la colonne vertébrale des vertébrés implique également un oscillateur génétique, dont le couplage à la croissance peut assurer la bonne taille et le bon nombre de vertèbres.