Avec un marquage dit in-situ, les cellules à partir desquelles se développent les structures du dos sont sombrement marquées dans ces embryons de poisson zèbre. Si les protéines maternelles Sox19b et Pou5f3 manquent, comme dans l'embryon droit, les programmes de développement ne fonctionnent plus correctement et le schéma change. Crédit :Daria Onichtchouk/ Université de Fribourg /CIBSS
Cela se produit dans les premières heures après la fécondation :les cellules de l'embryon précoce commencent à produire indépendamment des protéines, les éléments constitutifs des cellules et des organes. Leur propre matériel génétique composé de manière unique sert de modèle. Chez les vertébrés, le signal de départ de ce processus provient de trois protéines maternelles qui se lient à l'ADN de la progéniture. Nouvelles découvertes du Dr Meijiang Gao d'une équipe de recherche dirigée par le Dr Daria Onichtchouk de l'Institut de biologie de l'Université de Fribourg Je montre maintenant, à l'aide d'un modèle de poisson zèbre, comment deux de ces trois protéines de départ de l'ovule élicitent leurs rôles et comment ils agissent dans le développement ultérieur. Les résultats ont été publiés dans une étude de la revue Nature Communications .
"Nous avons montré comment les protéines Pou5f3 et Sox19b fonctionnent à différents moments du développement embryonnaire et dans différentes zones de l'embryon", explique le biologiste de l'approche intégrative de l'étude. Elle mène ses recherches au sein du pôle d'excellence CIBSS de l'Université de Fribourg, Centre d'études intégratives sur la signalisation biologique, dont les scientifiques poursuivent l'objectif de comprendre les processus de signalisation à travers les échelles. Le professeur Jens Timmer et Markus Rosenblatt de l'Institut de physique de l'Université de Fribourg ont également participé à l'étude.
Molécules importantes pour la recherche sur les cellules souches
Des protéines humaines similaires, dites homologues de Pou5f3 et Sox19b, sont utilisées dans la recherche pour produire artificiellement des cellules souches à partir de cellules cutanées humaines. "Le rôle précis de ces facteurs dans le développement est très intéressant pour la recherche et la médecine pour cette raison également", déclare Onichtchouk.
Pour déterminer précisément quels gènes sont contrôlés de quelle manière par ces deux protéines et comment elles interagissent, la biologiste et son équipe ont étudié le développement d'embryons de poisson zèbre. Ils ont induit des mutations dans les gènes de Pou5f3 et Sox19b afin que les poissons ne produisent plus ces protéines régulatrices. Ils ont ainsi réussi à démontrer que les deux protéines ont des tâches indépendantes. Cependant, ils agissent tous les deux sur l'ADN en se liant aux régions régulatrices des gènes et en rendant les gènes librement accessibles à la machinerie cellulaire.
Contrôle des gènes en mode veille
De plus, l'équipe a découvert que Pou5f3 et Sox19b suppriment les programmes génétiques tardifs. "Ils maintiennent les processus importants en mode veille afin qu'ils ne démarrent que plus tard, lorsque l'étape appropriée du développement approche", décrit Onichtchouk. "Cela concerne les gènes responsables du développement des organes." Cependant, Pou5f3 et Sox19b semblent être les facteurs déterminants de l'activation des gènes uniquement sur la face ventrale de l'embryon. Du côté dorsal, ils sont inefficaces. Onichtchouk veut en déterminer la raison :"Nous sommes curieux de savoir ce qui assume cette fonction ici et si ces protéines proviennent également de la mère."
