Synthèse 5 : GRANDES ÉTAPES DU DÉVELOPPEMENT ANIMAL ET VÉGÉTAL

Fiche méthodologique : notion de lignage et d’identité cellulaire

Chaque type de cellule différenciée d'un organisme est issue depuis le zygote d'une succession de mitoses et d'évènements de différenciation progressifs, coordonnés dans l’espace et le temps au cours des étapes du développement. Identifier la descendance d’une cellule ou d’un groupe de cellules embryonnaires pour savoir à quelles cellules différenciées il a donné naissance est un des grands défis des embryologistes. Nous avons vu en synthèse 3 que l’ensemble des cellules issues d’un ancêtre commun s’appelle un lignage et nous verrons en séance les techniques qui permettent d’identifier le lignage de cellules embryonnaires précises. Nous nous intéresserons en particulier au lignage des somites, structures embryonnaires dorsales qui dérivent du mésoderme et vont notamment donner naissance aux cellules musculaire squelettiques (Figure 9).  Nous verrons également des expériences de lignage dans le méristème apical caulinaire.

Figure 9 : Le lignage des cellules mésodermiques est très vaste (voir tableau 1). Une partie seulement est représentée. Parmi leurs dérivés se trouvent les somites. Une partie des somites donne le dermomyotome et certaines cellules du dermomyotome donnent naissance aux myoblastes, ou progéniteurs musculaires. Après prolifération et une éventuelle migration (notamment vers les bourgeons de membre) les myoblastes se différencient en cellules musculaires striées squelettiques (ces notions seront revues en synthèse 7).

Un autre défi des embryologistes est de pouvoir assigner une identité à des groupes de cellules embryonnaires, c’est à dire pouvoir affirmer par exemple que tel groupe de cellules constitue bien les précurseurs des cellules musculaires. C’est un point essentiel pour pouvoir suivre le développement de certaines structures et en comprendre les mécanismes sous-jacents. Ainsi, si la cellule musculaire différenciée est aisément identifiable sur la base de sa morphologie très spécialisée, la cellule somitique qui lui a donné naissance est quant à elle plus difficilement distinguable des cellules environnantes.  On utilise pour ce faire des gènes qualifiés de marqueurs, c’est à dire des gènes qui s’expriment spécifiquement dans un groupe de cellules donné à un moment donné. L’expression de ces marqueurs peut être détectée par hybridation in situ (détection de l’ARNm) ou immunofluorescence (détection de la protéine). Vous trouverez une explication du principe de l’hybridation in situ dans la vidéo suivante (cliquez sur le lien correspondant à droite dès que la vidéo commence) :

• Fixation puis perméabilisation des embryons (la perméabilisation, non mentionnée dans la vidéo est requise pour que la sonde puis l'anticorps pénètrent dans les tissus).
  
• Incubation des embryons en présence d'une sonde antisens complémentaire de l'ARNm que l'on cherche à détecter (cette sonde a été transcrite in vitro en présence d'UTP couplé à la digoxygénine, elle contient donc ce nucléotide modifié). C'est l'étape d'hybridation.
• Incubation des embryons en présence d'un anticorps anti-digoxygénine couplé à une enzyme, la phosphatase alcaline. C'est l'étape d'immunodétection de la sonde.
• Incubation des embryons en présence du substrat de la phosphatase alcaline. Cette dernière le convertit alors en un précipité coloré. C'est l'étape de révélation.
  

Figure 10 : Principe de l’hybridation in situ. Le schéma montre à l’échelle cellulaire les étapes d’hybridation, immunodétection et révélation.

Notez que si des marqueurs (ARNm ou protéines) révèlent l’identité de certains types cellulaires, leur expression est généralement associée à une fonction bien précise dans ces cellules.  C’est le cas par exemple du facteur de transcription MyoD qui sert de marqueur spécifique des progéniteurs musculaires et dont nous avons vu en synthèse 3 qu’il jouait un rôle crucial dans la différenciation de ces derniers en myotubes.