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Les organismes pluricellulaires, y compris l'homme, sont asymétriques selon 3 axes: l'axe antéro-postérieur (A/P), l'axe dorso-ventral (D/V) et l'axe droite-gauche (D/G). Le développement ne peut avoir lieu sans ce système de coordonnées spatiales.
Pour comprendre la façon dont on devient asymétrique au cours du développement, les biologistes cherchent à identifier les molécules et les gènes contrôlant cette étape importante.
Une équipe de chercheurs de l'Institut de recherches "Signalisation, biologie du développement et cancer" (CNRS, Universite de Nice Sophia-Antipolis) menée par Stéphane Noselli a identifié chez la drosophile un nouveau gène dont la mutation entraîne un situs inversus, c'est à dire une inversion complète de l'axe D/G. Ce gène code pour une protéine dont il existe un homologue chez l'homme. Ce type de recherche permettra de mieux diagnostiquer et traiter les malformations et anomalies découlant d'un défaut d'asymétrie D/G. Ces résultats sont publiés dans deux articles de la revue Nature du 6 avril 2006.
Alors que les deux premiers axes sont manifestes au premier coup d'oeil - nous reconnaissons sans problème la tête et les pieds (axe A/P), ainsi que le ventre et le dos (axe D/V) - , l'axe droite-gauche est quant à lui "caché" puisqu'il n'est pas visible extérieurement. En effet, seuls les organes internes présents dans l'abdomen et la cage thoracique (viscères) présentent une asymétrie D/G. Celle-ci se manifeste sous la forme d'un placement asymétrique de certains organes (le coeur à gauche, par exemple), ou dans l'enroulement systématique et toujours dans le même sens d'organes tubulaires (intestin). Par ailleurs, même les organes bilatéraux comme les poumons montrent des différences de morphologie entre la droite et la gauche (le poumon droit contient 3 lobes au lieu de 2 pour le poumon gauche). Le cerveau est aussi un organe montrant une forte asymétrie D/G.
L'asymétrie D/G est essentielle pour le fonctionnement de nombreux organes et pour leur organisation harmonieuse au sein de l'abdomen et du thorax. De nombreuses pathologies sont associées à des défauts d'asymétrie D/G, dans lesquelles les organes internes peuvent être totalement inversés (situs inversus), mélangés (hétérotaxie), ou encore non différenciés en droite et gauche (isomérisme). Citons par exemple le syndrome de Kartagener (1), les maladies cardiaques congénitales, les anomalies de tractus biliaire (2), les maladies rénales polycistiques, les anomalies de rotation de l'intestin. Il est ainsi estimé qu'entre 1/5000 et 1/10000 personnes souffrent d'une pathologie D/G.
L'asymétrie D/G est établie très tôt au cours du développement, lors d'une étape clé dite de "brisure de symétrie", à la suite de laquelle l'embryon jusque là symétrique différencie une partie droite et une partie gauche, et ce pour le reste du développement et de la vie.
L'équipe de Stéphane Noselli a identifié un nouveau gène dont la mutation entraîne un situs inversus, c'est à dire une inversion complète de l'axe D/G. Ainsi, la rotation de tous les organes tubulaires (intestin, spermiducte) de la Drosophile est inversée, comme peut l'être la rotation de l'intestin ou du tube cardiaque chez l'homme. Ce type de mutation est extrêmement rare dans la nature - une seule mutation de ce type est connue chez les vertébrés (souris), inversin – et leur identification est cruciale car elle permet d'isoler des gènes clés impliqués dans la brisure de symétrie.
Le gène responsable du situs inversus chez la Drosophile code pour une protéine de la famille des myosines (Myo31DF), dont il existe un homologue très conservé chez l'homme (MyoID). Les myosines sont des molécules très diverses capables de transporter d'autres protéines en se liant au cytosquelette d'actine dans la cellule. L'un des membres les plus connus de cette famille est la myosine musculaire, responsable de la contraction musculaire. Les résultats montrent que Myo31DF se comporte comme un déterminant de l'asymétrie D/G, c'est à dire que sa fonction est nécessaire et suffisante pour orienter correctement l'axe D/G. Ainsi transposé à l'homme, ce type de gène déciderait de l'emplacement du coeur à gauche.
Notes:
(1) Syndrome de dyskinésie (mouvements subits incontrôlables) ciliaire primitive provoquant une bronchorrhée chronique (sécrétion en quantite anormale du mucus dans les bronches), une sinusite chronique et un situs inversus.
(2) Canal qui relie la vésicule biliaire au foie et au duodénum.
- Source: CNRS