Une nouvelle méthode pour contrôler l’expression génétique au cœur de l’embryon

Au cours du développement embryonnaire, l’expression génique est finement régulée dans le temps et dans l’espace pour permettre la croissance coordonnée des tissus et organes ainsi que les identités cellulaires correctes pour donner naissance à un individu. La compréhension des mécanismes à l’œuvre en situation physiologique est cruciale pour pouvoir les caractériser en conditions pathologiques. Cependant, les techniques permettant d’étudier ces processus en temps réel sont encore peu nombreuses.

Étudier le rôle mystérieux d’une autoroute chimique

Dans ce cadre, les scientifiques étudient le développement de l’organe olfactif chez l’embryon de poisson zèbre pour comprendre les mécanismes permettant la coordination entre la forme (morphogenèse) et le déterminisme des identités cellulaires (neurogenèse) de ce même organe olfactif. Des travaux antérieurs ont montré que la voie de signalisation de chimiotaxie Cxcl12a-Cxcr4b (sorte d’autoroute chimique par lequel certaine molécule et leur récepteur (Cxcl12a et Cxcr4b) agissent comme des panneaux de signalisation pour guider des cellules spécifiques à se déplacer vers un endroit précis) est nécessaire à l'assemblage des cellules qui composent l’organe olfactif. Dans cette voie, le ligand cxcl12a est exprimé dans le cerveau antérieur dès 12 heures après la fécondation et cxcr4b, le récepteur, est exprimé dans les neurones olfactifs précoces. De plus, dans des embryons mutants où l’action de cxcr4b ou cxcl12a est déréglé, il en va de même pour l'assemblage des cellules olfactives. Le rôle spécifique de cette voie de signalisation chimique dans la morphogenèse olfactive n’a pas encore été mis en jour.

Un protocole applicable sur pratiquement n'importe quel organisme

Pour résoudre cette question, les scientifiques ont établi un protocole combinant la technique d’IR-LEGO, qui permet d’activer et de suivre l'expression des gènes dans le temps et l'espace, sans dommages liés à la lumière, avec l'imagerie en temps réel. Cette technique permet de cibler une zone d'expression spécifique de cxcl12a dans le cerveau antérieur d'embryons de poisson zèbre afin d'analyser son effet sur la morphogenèse olfactive. Ainsi, les scientifiques ont étudié la dynamique de son effet sur la morphogenèse du tissu cellulaire olfactif par imagerie en temps réel.

Ce protocole peut être appliqué à pratiquement n'importe quel organisme expérimental génétiquement modifié pour analyser la dynamique de la modification de l’expression d’un gène d’intérêt et comprendre ainsi sa fonction. Cette méthode permettrait par exemple de caractériser les étapes clés de la formation d’un organe.

En savoir plus : 

Marie Zilliox, Vanessa Tillement, Thomas Mangeat, Sophie Polès, Patrick Blader, Julie Batut, Protocol to locally express cxcl12a during zebrafish olfactory organ development by combining IR-LEGO with live imaging, STAR Protocols, Volume 4, Issue 3, 2023, 102538,ISSN 2666-1667, https://doi.org/10.1016/j.xpro.2023.102538