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Les vertébrés prennent le pli

Comment l’embryon des vertébrés adopte-t-il sa forme complexe ? Par un processus physique simple, expliquent des chercheurs français : étiré à ses extrémités, il se replie sur lui-même très logiquement en fonction de la densité de ses différents tissus.

Il faut se faire une raison : nous sommes des « vertébrés »… au même titre que la poule, la grenouille ou même la sardine ! Ce que nous partageons, c’est un corps organisé selon un axe antéro-postérieur, avec un système nerveux dorsal protégé par des vertèbres, un tube digestif en position ventrale, et une symétrie bilatérale quasiment parfaite.

Organisation typique d'un vertébré

Mais comment l’embryon des vertébrés adopte-t-il cette organisation ? En étudiant celui du poulet, des physiciens du laboratoire Matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et un biologiste du Laboratoire de biologie du développement (CNRS/UPMC) sont parvenus à modéliser le phénomène... qui se révèle finalement relativement simple et dont la description est détaillée dans la revue European Physical Journal E du 12 février.

La biologie expliquée par la physique

L’embryon du poulet se présente sous forme d’un disque aplati formé de quatre anneaux concentriques. Deux jours après la fécondation, celui-ci se replie sur lui-même pour adopter la structure en trois dimensions caractéristique des vertébrés.

En filmant le processus, les chercheurs ont pu constater que le pliage se faisait à la jonction des différents anneaux, c’est-à-dire des différents tissus cellulaires. La rigidité est d’autant plus importante que les cellules sont petites. Il suffit ainsi d’exercer une force aux extrémités de l’embryon pour que les régions périphériques plus molles s’enroulent naturellement autour de la région centrale plus dure, celle qui deviendra plus tard le système nerveux central. En pratique, cette force est exercée par la migration de certaines cellules dont l’effet aboutit à l’allongement de l’embryon.

Une expérience simple permet de reproduire le phénomène : une feuille de caoutchouc sur laquelle est collée une étiquette en papier (plus raide) se déforme selon le même principe lorsqu’on tire sur ses extrémités ; un processus simple qui devrait finalement permettre de mieux comprendre comment les vertébrés ont émergé au cours de l’évolution.

© Vincent Fleury
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