Une nouvelle étude révèle que les ovocytes d’ascidies utilisent la friction interne pour subir des changements de développement après la conception, établissant un parallèle intéressant avec l’argile façonnée par un potier. Les ascidies, ou ascidies, servent de modèles clés pour comprendre le développement des vertébrés, partageant des similitudes avec les humains. Crédit : Issues.fr.com
Les scientifiques étudient comment les forces de friction propulsent le développement d’un organisme marin.
Pendant que le potier travaille le rouet, la friction entre ses mains et l’argile molle l’aide à le façonner en toutes sortes de formes et de créations. Dans un parallèle fascinant, les ovocytes d’ascidies (cellules immatures) exploitent la friction dans divers compartiments de leur intérieur pour subir des changements de développement après la conception. Une étude du groupe Heisenberg de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), publiée dans Physique naturelledécrit maintenant comment cela fonctionne.
Ascidies attachées sur un récif. L’organisme marin est un excellent modèle pour étudier les processus de développement des vertébrés.
Une vie marine diversifiée : le monde des ascidies
La mer regorge de formes de vie fascinantes. Des algues et poissons colorés aux escargots marins et ascidies, un monde complètement différent se révèle sous l’eau. Les ascidies ou ascidies en particulier sont très inhabituelles : après un stade larvaire libre, la larve s’installe, s’attache à des surfaces solides comme des rochers ou des coraux et développe des tubes (siphons), leur caractéristique déterminante. Bien qu’ils ressemblent à des taches caoutchouteuses à l’âge adulte, ce sont les invertébrés les plus étroitement apparentés aux humains. Surtout au stade larvaire, les ascidies nous ressemblent étonnamment.
Par conséquent, les ascidies sont souvent utilisées comme organismes modèles pour étudier le développement embryonnaire précoce des vertébrés à laquelle appartiennent les humains. « Bien que les ascidies présentent les caractéristiques développementales et morphologiques fondamentales des vertébrés, elles possèdent également la simplicité cellulaire et génomique typique des vertébrés. invertébrés», explique Carl-Philipp Heisenberg, professeur à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA). « En particulier, la larve d’ascidie est un modèle idéal pour comprendre le développement précoce des vertébrés. »
Les chercheurs ont étiqueté la protéine actine du cortex actomyosine (à gauche, coloration verte) et du myoplasme (à droite, coloration bleue) pour visualiser leur mouvement après la fécondation de l’ovocyte. Lorsque le cortex d’actomyosine se déplace dans la région inférieure de l’œuf, il interagit mécaniquement avec le myoplasme, le faisant se déformer. Les boucles finissent par se transformer en pôle de contraction. Crédit : © Caballero-Mancebo et al./Nature Physics
Les derniers travaux de son groupe de recherche, publiés dans Physique naturelle, donne désormais de nouveaux aperçus sur leur développement. Les résultats suggèrent que lors de la fécondation des ovocytes ascidiens, les forces de friction jouent un rôle crucial dans le remodelage et la réorganisation de leur intérieur, annonçant les prochaines étapes de leur cascade de développement.
Décoder la transformation des ovocytes
Les ovocytes sont des cellules germinales femelles impliquées dans la reproduction. Après une fécondation réussie avec du sperme mâle, les ovocytes animaux subissent généralement une réorganisation cytoplasmique, modifiant leur contenu et leurs composants cellulaires. Ce processus établit le modèle du développement ultérieur de l’embryon. Chez les ascidies, par exemple, ce remaniement conduit à la formation d’une saillie en forme de cloche – une petite bosse ou en forme de nez – connue sous le nom de pôle de contraction (CP), où se rassemblent les matériaux essentiels qui facilitent la maturation de l’embryon. Le mécanisme sous-jacent à l’origine de ce processus reste cependant inconnu.
Formation du pôle de contraction. Time-lapse microscopique des changements de forme cellulaire dans les ovocytes ascidiens après la fécondation : d’un œuf non fécondé à l’initiation du pôle de contraction, à la formation du pôle de contraction et à l’absorption du pôle de contraction. Crédit : ©Caballero-Mancebo et al./Nature Physics
Un groupe de scientifiques de l’ISTA, de l’Université de Paris Cité, du CNRS, du King’s College de Londres et de Sorbonne Université a entrepris de déchiffrer ce mystère. Pour cette entreprise, le groupe Heisenberg a importé des ascidies adultes de la station marine de Roscoff en France. Presque tous les ascidies sont hermaphrodites, car ils produisent des cellules germinales mâles et femelles. « Au laboratoire, nous les conservons dans des réservoirs d’eau salée dans un espèces-une manière appropriée d’obtenir des ovules et des spermatozoïdes pour étudier leur développement embryonnaire précoce », explique Silvia Caballero-Mancebo, première auteure de cette étude et ancienne doctorante au laboratoire Heisenberg.
Formation du pôle de contraction. Time-lapse microscopique des changements de forme cellulaire dans les ovocytes ascidiens après la fécondation : d’un œuf non fécondé (première image de gauche) à l’initiation du pôle de contraction (2e et 3e images de gauche) et la formation du pôle de contraction (4e image de gauche). Crédit : © Caballero-Mancebo et al./Physique naturelle
Les scientifiques ont analysé au microscope les ovocytes d’ascidies fécondés et ont réalisé qu’ils suivaient des changements très reproductibles dans la forme des cellules menant à la formation du pôle de contraction. La première enquête des chercheurs s’est concentrée sur le cortex d’actomyosine (cellule), une structure dynamique trouvée sous la membrane cellulaire des cellules animales. Composé de filaments d’actine et de protéines motrices, il agit généralement comme un moteur des changements de forme des cellules.
« Nous avons découvert que lorsque les cellules sont fécondées, une tension accrue dans le cortex d’actomyosine provoque sa contraction, entraînant son mouvement (flux), entraînant les premiers changements de forme de la cellule », poursuit Caballero-Mancebo. Les flux d’actomyosine se sont toutefois arrêtés lors de l’expansion du pôle de contraction, ce qui suggère qu’il existe d’autres acteurs responsables de la bosse.
Silvia Caballero-Mancebo. Le diplômé de l’ISTA éprouve une grande joie à résoudre les énigmes de la nature et à les transformer en récits. Crédit : © Nadine Poncioni/ISTA
Remodelage des cellules d’impact des forces de friction
Les scientifiques ont examiné de plus près d’autres composants cellulaires susceptibles de jouer un rôle dans l’expansion du pôle de contraction. Ce faisant, ils ont découvert le myoplasme, une couche composée d’organites et de molécules intracellulaires (dont des formes apparentées se trouvent dans de nombreux œufs de vertébrés et d’invertébrés), positionnée dans la région inférieure de l’œuf d’ascidie. « Cette couche spécifique se comporte comme un solide extensible : elle change de forme avec l’ovocyte pendant la fécondation », explique Caballero-Mancebo.
Carl-Philipp Heisenberg de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA). Le groupe de recherche du biologiste cellulaire de l’ISTA étudie les ascidies et le poisson zèbre et tente de comprendre comment des amas de cellules non structurés se transforment en formes élaborées au cours de leur développement. Crédit : © Nadine Poncioni/ISTA
Au cours du flux du cortex d’actomyosine, le myoplasme se plie et forme de nombreuses boucles en raison des forces de friction établies entre les deux composants. À mesure que le mouvement de l’actomyosine s’arrête, les forces de friction disparaissent également. « Cette cessation conduit finalement à l’expansion du pôle de contraction à mesure que les multiples boucles du myoplasme se transforment en une bosse bien définie en forme de cloche », ajoute Caballero-Mancebo.
L’étude fournit un nouvel aperçu de la manière dont les forces mécaniques déterminent la forme des cellules et de l’organisme. Cela montre que les forces de friction sont essentielles à la formation et à la formation d’un organisme en évolution. Cependant, les scientifiques commencent seulement à comprendre le rôle spécifique de la friction dans le développement embryonnaire. Heisenberg ajoute : « Le myoplasme est également très intrigant, car il est également impliqué dans d’autres processus embryonnaires des ascidies. Explorer ses propriétés matérielles inhabituelles et comprendre comment ils jouent un rôle dans la formation des ascidies sera très intéressant.
