La génétique résistante de la formation des yeux

Une nouvelle étude révèle des aspects génétiques jusque-là inconnus du réseau génétique qui sous-tend la formation de l’œil.

Les auteurs de l’étude, du Centre andalou de biologie du développement (CABD), dépendant du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) d’Espagne, et d’autres entités, ont révélé que le réseau génétique qui soutient la formation de la rétine du l’œil est résilient aux mutations qui se produisent au cours du processus. La découverte permet de comprendre les mécanismes génétiques qui garantissent le fonctionnement robuste du développement embryonnaire, en particulier la formation des organes face à d’éventuelles mutations ponctuelles de certains de ses composants.

« Les yeux de tous les vertébrés, qu’il s’agisse d’un poisson, d’une grenouille, d’un oiseau ou d’un être humain, sont construits à peu près de la même manière dans l’embryon en développement. En effet, les instructions pour leur formation dépendent d’un réseau de gènes qui a été conservé au cours de centaines de millions d’années d’évolution de l’espèce », explique le chercheur Juan Ramón Martínez Morales, du CABD.

Une poignée de gènes maîtres contrôlent l’activation de ce réseau et déclenchent ainsi la formation de l’œil dans l’embryon. Au laboratoire CABD, ils se concentrent sur la compréhension de la fonction de certains de ces gènes maîtres, les facteurs de transcription Vsx1 et Vsx2, dont la mutation entraîne la cécité congénitale chez l’homme et la souris. Leur manque de fonction conduit au début du développement fœtal à de graves malformations de l’œil (appelées microphtalmie, c’est-à-dire petit œil), empêchant plus tard la génération d’un type de neurone essentiel à la fonction rétinienne, les cellules bipolaires. .

Vue d’artiste d’un œil humain avec de l’ADN en dessous. (Illustration : Incroyables/NCYT)

fonctionnement robuste

“Dans ce travail, nous avons étudié la fonction des gènes Vsx dans la formation du système visuel chez les poissons, pour comprendre dans quelle mesure son rôle est conservé chez tous les vertébrés”, indique le chercheur Joaquín Letelier. Pour ce faire, ils ont généré des animaux mutants à l’aide de l’outil d’édition du génome CRISPR/Cas9 dans deux modèles de poissons évolutivement très éloignés (environ 200 millions d’années) : le poisson zèbre et le poisson medaka. Les travaux ont démontré que, comme chez l’homme, les gènes Vsx jouent un rôle essentiel dans la différenciation des cellules bipolaires rétiniennes chez les poissons, provoquant la cécité chez les poissons lorsque ces gènes Vsx sont mutés.

Cependant, malgré ce qui a été décrit précédemment chez l’homme et la souris, ils n’ont pas détecté de malformations précoces (microphtalmie) dans la rétine des mutants de poisson zèbre. Pour approfondir ce phénomène, ils ont créé des analyses moléculaires, qui ont révélé un scénario de redondance génétique, dans lequel la mutation d’un gène maître (aussi important soit-il individuellement), ne suffit pas à empêcher l’activation de l’ensemble du réseau et par conséquent la formation des yeux chez cette espèce.

« Ce travail nous a non seulement permis de générer des modèles animaux qui nous permettront d’approfondir la fonction des facteurs de transcription Vsx1 et Vsx2, mais illustre également un principe transcendantal en biologie : le principe de redondance fonctionnelle. Comme cela se produit dans le célèbre jeu Jenga, l’élimination d’un bloc central de la tour génétique qui soutient la formation des yeux semble insuffisante pour que l’ensemble du programme s’effondre », conclut le chercheur Martínez Morales.

Ce travail permet donc de comprendre les mécanismes génétiques qui garantissent le fonctionnement robuste des programmes de développement, et donc la formation des organes, face à d’éventuelles mutations ponctuelles de certains de leurs composants. Dans les organismes vivants, à toutes leurs échelles d’organisation, ce principe de redondance fonctionnelle fonctionne, dans lequel chaque processus est vissé simultanément par des mécanismes qui fonctionnent en parallèle. “Pour utiliser une comparaison, c’est la même chose que d’aller avec des bretelles et une ceinture : si l’un échoue, l’autre continue d’agir et ne laisse pas tomber le pantalon (ou il y a des défauts aux yeux, dans ce cas)”, conclut-il.

Les travaux montrent que le poids régulateur des gènes Vsx varie considérablement entre les espèces de vertébrés, en se concentrant sur la redondance des gènes comme mécanisme de base pour maintenir la robustesse du programme de développement rétinien dans tout le groupe animal. Ces informations sont importantes pour comprendre l’étiologie des malformations oculaires congénitales les plus courantes, telles que la microphtalmie, l’anophtalmie et le colobome, qui sont à l’origine de la cécité congénitale la plus courante chez l’homme. Le diagnostic moléculaire, et peut-être la thérapie future de ce type de malformation, dépend de notre capacité à déchiffrer l’architecture des réseaux génétiques qui dirigent la formation de la rétine dans l’embryon en développement.

L’étude est intitulée “La mutation des gènes vsx chez le poisson zèbre met en évidence la robustesse du réseau de spécification rétinienne”. Et il a été publié dans la revue académique Elife Sciences. (Source : SCCI)