Une boussole dans les cellules
Construire un corps n'est pas simple. Poissons, grenouilles et humains sont tous au départ une cellule unique qui se transforme, malgré de nombreux obstacles, en un organisme profondément organisé et d'une gran de complexité. L'œuf fécondé se divise en deux cellules qui se dédoublent à leur tour et ainsi de suite. Au bout de quelques semaines, elles sont des dizaines de milliers. À ce moment-là, la petite boule qu'elles formaient initialement s'est allongée. Une extrémité est arrondie en forme de bulbe, tandis qu'un sillon peu profond parcourt l'autre extrémité, plus fine. Puis un étonnant ballet commence. Le sillon se creuse et les cellules qui constituent sa paroi s'inclinent peu à peu jusqu'à se toucher et adhérer les unes aux autres pour former un long tube creux – le tube neural – qui donnera naissance d'un côté au cerveau, au niveau du renflement, et de l'autre à la colonne vertébrale.
Pour que ces cellules et d'autres au sein de l'embryon s'assemblent avec autant de précision, il doit exister un mécanisme qui leur permette de percevoir où elles se situent à l'échelle de l'organisme. Chaque cellule doit « savoir » où sont l'avant, l'arrière, le haut et le bas de l'animal, ainsi que la direction qui la rapproche ou l'éloigne le plus du reste de l'organisme. Ces dix dernières années, avec d'autres biologistes du développement, nous avons essayé de comprendre comment ce système d'orientation des cellules fonctionne. Nous avons ainsi découvert un composant clé, constitué de plusieurs protéines qui fonctionnent ensemble comme une boussole miniature à l'intérieur de chaque cellule. Sans cette boussole, le cœur, les poumons, la peau et d'autres organes ne se développeraient pas convenablement. Quand une de ces protéines est altérée chez l'homme, de graves anomalies congénitales s'ensuivent.
Bien qu'il reste encore beaucoup à comprendre sur le fonctionnement de ce système d'orientation, nos découvertes éclairent d'un jour nouveau les processus fondamentaux du développement au sein du règne animal. C'est dans les cellules épithéliales que nous comprenons le mieux comment cette boussole fonctionne. Celles-ci tapissent la surface des tissus, un peu comme les pavés d'un trottoir, formant des couches de l'épaisseur d'une cellule. Si le drap d'un lit était constitué de cellules épithéliales, les protéines que nous et d'autres avons trouvées permettraient à chacune d'entre elles de sentir lequel de ses côtés est le plus proche de la tête ou du pied du lit.
Des gènes évoluant depuis plus de 500 millions d'années
Les organismes dont les cellules ont une boussole bénéficient d'un avantage évolutif : leurs tissus n'ont pas besoin d'être symétriques dans toutes les directions. Certaines parties peuvent se spécialiser. Par exemple, dans l'oreille, l'orientation de la touffe ciliaire des cellules auditives – des groupes de minuscules poils qui vibrent à certaines fréquences – est indispensable à l'activation de ces cellules, et les touffes ciliaires sont ainsi toutes orientées de la même façon . Les scientifiques désignent l'asymétrie de ces couches tissulaires sous le nom de polarité planaire, car le tissu peut alors être vu comme une surface comportant deux pôles opposés (l'adjectif « planaire » est ici un néologisme, car en français, ce terme est un nom féminin se référant à des vers plats aquatiques).
