ÉVOLUTION : Mais d’où viennent nos bras ?

« D'où viennent nos membres, nos bras et nos jambes ? », s’interroge cette équipe du Campus médical d'Anschutz de l'Université du Colorado (CU). Ses travaux, publiés dans la revue Nature, documentent la découverte de nouveaux indices cellulaires sur l'origine de ces « appendices appariés » une étape évolutive majeure qui reste une question non résolue et très débattue.

« La question, fondamentale en biologie évolutive, est sujet à débat depuis plus de 100 ans », souligne l’un des auteurs, le Dr Christian Mosimann, professeur agrégé de pédiatrie et de biologie du développement à la CU School of Medicine.

En 1878, un scientifique allemand, Carl Gegenbaur, avait proposé que les nageoires appariées étaient issues de « l’arc branchial », ces bandes osseuses en relief de l'appareil branchial présentes chez les poissons et permettant de soutenir leurs branchies. D'autres scientifiques ont émis l'hypothèse du « pli » des nageoires latérales, concluant que les nageoires latérales en haut et en bas du poisson sont la source des nageoires appariées. Enfin, de nombreuses équipes de recherche se sont emparées du sujet, dont l’équipe du Colorado.

L’équipe s’est spécialisée sur la recherche de l'origine des membres et utilise le poisson zèbre comme modèle pour comprendre le développement, des cellules aux organes. Ces scientifiques travaillent à comprendre comment les cellules décident de leur sort, comment sedéroulent les processus de développement des tissus et des organes, comment un développement « peut mal tourner » et conduire à des anomalies congénitales, en particulier à des anomalies cardiovasculaires et du tissu conjonctif. Au cours de ces recherches, l’équipe a observé comment un type de cellule bien particulier, doté de caractéristiques de cellules du tissu conjonctif -ou fibroblastes- a migré dans les nageoires en développement du poisson zèbre.

Ces fibroblastes pourraient relier les différentes théories proposées, sur l'évolution des appendices appariés.

« Nous avons toujours su que ces cellules étaient particulières  : ces cellules qui ressemblent à des fibroblastes entrent dans la soi-disant nageoire ventrale, la nageoire du ventre du poisson zèbre en développement. Des cellules fibroblastiques similaires sont retrouvées également dans la nageoire pectorale, qui est l'équivalent de nos bras. Nous avons donc observé ces fibroblastes particuliers et suivi leur destin au cours du développement ».

Il s’agissait de comprendre, à partir de ces cellules, comment la couche de cellules embryonnaires, appelée mésoderme latéral, peut ou pourrait contribuer à la formation de différents organes. Le mésoderme latéral est à l'origine du développement du cœur, des vaisseaux sanguins, des reins, du tissu conjonctif, ainsi que des principales parties des membres.

Chez le poisson zèbre, les nageoires appariées sont l'équivalent de nos bras et de nos jambes. Ces nageoires apparaissent ensemencées par des cellules du mésoderme latéral. Cela pourrait permettre de comprendre comment ces nageoires particulières sont devenues plus semblables à des membres appariés : en adaptant une technique de suivi des cellules mésodermiques qui contribuent au développement du cœur, les chercheurs ont pu identifier que les cellules de la nageoire proviennent également du mésoderme latéral.

Cette découverte contribue à mieux comprendre comment se sont développés nos bras et nos jambes : « ces appendices appariés semblent provenir du mésoderme latéral, ce qui n'exclut pas une connexion ancienne avec des nageoires latérales non appariées ». Ces cellules constituent une pièce de puzzle moléculaire et génétique complexe qui peut contribuer à expliquer comment s'est produit le développement de nos bras et de nos jambes.

Mais la recherche ne répond pas totalement à la question et comme concluent les scientifiques, « le débat sur les appendices appariés est bien loin d’être clos ».

Source: Nature 24 May, 2023 DOI: 10.1038/s41586-023-06100-w A median fin derived from the lateral plate mesoderm and the origin of paired fins

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Équipe de rédaction SantélogMai 28, 2023Rédaction Santé log