De nouvelles recherches révèlent que le mésoderme de la tête des vertébrés a évolué à partir d’un mésoderme ancien distinct, remettant en question les vues traditionnelles sur l’évolution du crâne des vertébrés. Des techniques de microscopie avancées ont montré que le mésoderme de la tête des embryons de lamproie est fondamentalement différent des somites, indiquant une divergence précoce dans l’évolution des vertébrés.
Les scientifiques étudient le développement des embryons de lamproie pour faire la lumière sur l’origine de la tête du vertébré, ce qui pourrait améliorer notre compréhension des vertébrés ancestraux.
Les origines du crâne des vertébrés restent un sujet de nombreux débats parmi les biologistes évolutionnistes. Certains soutiennent que le développement de la tête des vertébrés peut être attribué à des altérations des parties segmentées du corps, comme les vertèbres et les somites. En revanche, certains scientifiques estiment que la tête des vertébrés est apparue comme une partie du corps distincte, non segmentée, non connectée aux segments embryonnaires communément appelés somites.
Il est intéressant de noter que des études antérieures sur les embryons ont révélé la présence de certains vestiges de somites dans le mésoderme de la tête (par exemple, cavités céphaliques et somitomères). Cependant, l’homologie entre les somites du tronc et ces segments de tête a été controversée.
L’incapacité à comprendre les origines évolutives de la tête de vertébré est également imputable au manque d’études sur les espèces existantes. espèces comme les lamproies, qui sont connues pour partager plusieurs traits avec les fossiles sans mâchoires vertébrés et conservent les traits primitifs liés au mésoderme de la tête. Bien que certaines études se soient concentrées sur la morphologie embryonnaire des lamproies, elles ont souvent échoué en raison de défis tels que la destruction des tissus et la fixation acide lors de l’examen, ce qui rend difficile l’observation de la formation du mésoderme de la tête et des somites du tronc.
Avancées récentes de la recherche
Cependant, une équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Takayuki Onai de l’Université de Fukui, au Japon, a utilisé des techniques avancées telles que la microscopie électronique à transmission et la microscopie électronique à balayage en série (SBF-SEM) pour comprendre le développement du mésoderme de la tête. et les somites dans les embryons de lamproie. Les chercheurs ont également analysé la morphologie et les modèles d’expression génétique des céphalochordés et des hémichordés (tous deux étant invertébrés) pour comprendre les origines des somites et du mésoderme de la tête dans une perspective évolutive.
Ces poissons primitifs sans mâchoires pourraient détenir des indices sur l’origine évolutive des têtes de vertébrés, comme en témoignent des analyses embryonnaires détaillées. Crédit : Takayuki Onai de l’Université de Fukui
Cet article a été récemment publié dans la revue iScienceet est co-écrit par le Dr Noritaka Adachi de l’Université d’Aix-Marseille, le Dr Hidetoshi Urakubo de l’Institut national des sciences physiologiques (NIPS), le Dr Fumiaki Sugahara de l’Université médicale de Hyogo, le Dr Toshihiro Aramaki de l’Université d’Osaka, le Dr Mami Matsumoto du NIPS et de l’Université de la ville de Nagoya, et le Dr Nobuhiko Ohno du NIPS et de l’Université médicale de Jichi.
Pour clarifier la présence ou l’absence de somites dans le mésoderme de la tête au cours des premiers stades de diversification, les chercheurs se sont concentrés sur les rosettes, qui sont des modèles de somites majeurs et importants pour le développement ultérieur des vertèbres. Leurs premières observations d’embryons de lamproie ont montré que le tissu étroitement lié à la formation des muscles faciaux et d’autres éléments du crâne, connu sous le nom de mésoderme de la tête, présentait des amas de cellules présentant des caractéristiques similaires à des rosettes de somite.
Pour clarifier si ces groupes de cellules étaient effectivement des rosettes, ils ont mené des expériences ultrastructurales, notamment le SBF-SEM et l’analyse de l’expression génique. Cet examen de la morphologie cellulaire et de l’expression des gènes a révélé que les amas de cellules étaient clairement distincts des rosettes. « Les amas de cellules que nous avons observés sont probablement des caractéristiques spécifiques à la lamproie, car elles ne sont pas reconnaissables dans le mésoderme de la tête des embryons de myxine et de requin », explique le Dr Onai.
Expression génétique et résultats évolutifs
En outre, l’analyse de l’expression génique a également révélé l’absence d’expression segmentaire des gènes liés à la somitogenèse, indiquant leur distinction par rapport aux somites. Ces résultats indiquent que le motif en rosette généralement observé chez les somites n’est pas nécessairement la caractéristique essentielle ou la plus fondamentale qui définit le processus de segmentation corporelle.
De plus, les expériences prouvent que le mésoderme de la tête des vertébrés a divergé au cours des premières phases de l’évolution des vertébrés. En outre, une comparaison d’embryons d’hémichordés (un deutérostome basal), d’amphioxus (un cordé basal) et de vertébrés a révélé que les somites provenaient probablement du tissu « endomésoderme » d’un ancien ancêtre du deutérostome. L’origine évolutive des somites est la question centrale en zoologie depuis plus de 150 ans, et dans cette étude, Onai et al. ont révélé l’énigme. Concernant le mécanisme évolutif de l’émergence du mésoderme de la tête, ils ont découvert que le mésoderme de la tête émergeait de la ségrégation des gènes mésodermiques entre les parties avant et arrière (axe rostro-caudal) des organismes.
« Pris ensemble, nos résultats ont révélé une origine évolutive différente pour le mésoderme de la tête des vertébrés, suggérant qu’il a évolué à partir du remodelage d’un ancien mésoderme et s’est diversifié avant même l’émergence des vertébrés à mâchoires », conclut le Dr Onai.
En résumé, la découverte selon laquelle les amas de cellules présents dans le mésoderme de la tête sont distincts morphologiquement et moléculairement des somites favorise un nouveau modèle dans lequel le mésoderme de la tête des vertébrés a divergé au début de l’évolution. Cela éclaire davantage le débat séculaire sur l’évolution de la tête des vertébrés et peut nous aider à faire progresser la compréhension de nos propres origines.
