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Germination de graines d’Arabidopsis thaliana

Germination: les bactéries prises à leur propre jeu

Les graines sont capables de bloquer leur germination tant que les conditions environnementales sont défavorables. Mais qu’en est-il lorsqu’elles sont confrontées à des organismes dangereux présents dans le sol alentour?

Des chercheurs du groupe du Prof. Luis Lopez-Molina de l’Université de Genève ont étudié l’impact de Pseudomonas aeruginosa, une bactérie pouvant être pathogène aussi bien pour les plantes que les animaux, dont l’être humain. Ils ont identifié une toxine produite par cette bactérie, appelée AMB, qui provoque l’arrêt de la germination des graines, sans pour autant tuer la plante. Il est donc vraisemblable que, au cours de l’évolution, les graines soient parvenues à se servir de l’AMB, un signal émis par les bactéries, pour coordonner leurs stratégies d’infection à des fins de protection de leur propre espèce. Ces résultats ont été publiés dans la revue eLife.

Précurseur de chloroplaste et chloroplaste

Lorsque la graine devient plante,
elle a 48 heures pour survivre

Lors de la germination, l’embryon doit se transformer en jeune plantule capable de photosynthèse en moins de 48 heures. Pendant ce temps, il compte uniquement sur ses réserves internes, qui sont rapidement consommées. Il doit donc créer en un temps record des chloroplastes fonctionnels, des organites cellulaires qui lui permettront de produire des sucres pour assurer sa survie.

Des chercheurs des groupes du Prof. Luis Lopez-Molina de l’Université de Genève et du Prof. Felix Kessler de l’Université de Neuchâtel ont révélé dans la revue Current Biology les éléments-clés qui président à la formation de chloroplastes à partir de proplastes, jusqu’alors peu étudiés. Un tel mécanisme assure une transition rapide vers une croissance autonome, dès que la graine se décide à germer.

Neurones corticaux marqués

Le courant électrique,
étincelle de la diversité cellulaire du cerveau

Le cortex cérébral est la région la plus développée chez les mammifères et permet des fonctions intellectuelles avancées telles que la perception consciente du monde, l’anticipation, ou encore le langage. A chaque activité correspondent des circuits composés de neurones bien précis.

Pour comprendre comment ces circuits se forment lors du développement, des chercheurs du groupe du Prof. Denis Jabaudon de l’Université de Genève, en collaboration avec une équipe américaine, se sont intéressés aux progéniteurs cérébraux, les cellules mères des neurones. Comment ces progéniteurs savent-ils quels types de neurones fabriquer à chaque moment du développement ? En mesurant l’activité électrique de ces cellules, les neuroscientifiques ont constaté qu’à la manière d’une pile qui se charge, le voltage des progéniteurs augmente au fur et à mesure du développement de l’embryon et de la complexité des neurones à créer. Afin de tester le rôle de cette charge électrique, les chercheurs l’ont diminuée et augmentée artificiellement in vivo, dirigeant à loisir quel neurone était créé !

Ces résultats, à lire dans la revue Cell, révèlent pour la première fois l’importance des propriétés bioélectriques cellulaires dans la création de la diversité neuronale.

Embryon de serpent des blés

Reptilien ou mammifère ? Un cerveau sur commande

Le cerveau des mammifères est caractérisé par le développement d’un néocortex qui se superpose au cerveau plus ancien dit «reptilien». Des recherches antérieures ont démontré que cette distinction découle de la manière dont les neurones sont fabriqués: on parle de neurogénèse directe pour la partie ancienne du cerveau, et indirecte pour le néocortex.

Mais comment le cerveau choisit-il l’une ou l’autre méthode ? Une équipe de chercheurs de Saint Joan d’Alacante en Espagne, en collaboration avec des scientifiques du groupe du Prof. Michel Milinkovitch de l’Université de Genève et du SIB, Institut Suisse de Bioinformatique, et des chercheurs américains et allemands, ont découvert que le contrôle du processus direct ou indirect de fabrication des neurones ne dépend que de l’expression de trois gènes distincts. Les scientifiques ont par la suite été capables de contrôler ce processus, créant des tissus corticaux de mammifère chez le serpent et de tissus reptiliens chez la souris! Ces résultats, à lire dans la revue Cell, ouvrent un nouveau pan dans la compréhension du développement et de l’évolution du cerveau.

Région embryonnaire préoptique

La quête passionnante des origines neuronales

Le cortex cérébral est composé d’une multitude de neurones, chacun doté de caractéristiques propres sur les plans moléculaire, morphologique et fonctionnel. Mais où naissent-ils ? Comment développent-ils leurs propriétés particulières ? A l’heure actuelle, il n’existe aucune réponse complète à ces questions, notamment en raison de limitations méthodologiques.

Des chercheurs du groupe du Prof. Alexandre Dayer du Pôle de recherche national Synapsy et de l’Université de Genève apportent un premier élément de réponse. Ils ont en effet découvert un facteur moléculaire unique qui leur permet de suivre, de la naissance à la maturité, une classe homogène de neurones, les cellules neurogliaformes.

Ces résultats, à lire dans la revue e-life, retracent pour la première fois la genèse de ces neurones et leur évolution, ouvrant de nouvelles opportunités dans la compréhension du fonctionnement du cortex cérébral et des spécificités neuronales.

Poisson-chat denticulé mâle

Lorsque les dents poussent sur le corps

A l’instar de lignées de vertébrés actuellement disparues, certains poissons-chats ont aujourd’hui le corps recouvert de plaques osseuses hérissées de dents fines. Ces dernières, qui tombent puis repoussent régulièrement, leur servent à se défendre et à séduire les femelles.

Le groupe du Dr Juan Montoya-Burgos de l’Université de Genève a voulu comprendre comment ces dents capables de régénération se développent hors de la bouche. Ils ont découvert que les dents poussent toujours sur un os, quel que soit son type, même en absence de plaque osseuse. Ceci suggère un rôle de l’os dans l’induction du tissu dentaire. Ces résultats, publiés dans la revue Proceedings of the Royal Society, contribuent à élucider les mécanismes permettant la régénération des dents, y compris chez l’humain.

Deux souriceaux frères

Un gène architecte pour assimiler le lait maternel

Une famille de gènes «architectes» nommés Hox coordonne la formation des organes et des membres au cours de la vie embryonnaire. Des chercheurs du groupe de Prof. Denis Duboule de l’Université de Genève et de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne viennent de découvrir une fonction essentielle de l’un de ces gènes, Hoxd3, dans le développement de l’intestin des souriceaux nouveau-nés.

Des mutations précises dans ce gène entraînent en effet une assimilation défectueuse du lait maternel et un retard de croissance important, souvent létal. Chez l’humain, ce défaut génétique contribue probablement à certaines formes d’insuffisance intestinale chez les prématurés, telles que l’entérocolite nécrosante du nouveau-né. La détection d’un gène Hoxd3 muté dans le cadre de cette affection permettrait d’en identifier une des causes, qui demeurent inconnues à ce jour. Ces travaux ont été publiés dans la revue PNAS.

Deux TOROIDs

Des tubules pour stopper la croissance cellulaire

TORC1 est un complexe enzymatique qui contrôle la croissance de nos cellules, mais il peut devenir hyperactif et entraîner des maladies telles que le cancer.

Publiée dans la revue Nature, une étude menée par le groupe du Prof. Robbie Loewith, de l’Université de Genève, décrit comment le sucre régule l’activité de TORC1, par un mécanisme inédit. En présence de ce nutriment, les complexes TORC1 déclenchent le processus qui permet aux cellules de croître. En l’absence de sucre, ils s’assemblent sous forme d’immenses structures tubulaires qui peuvent atteindre un cinquième de la taille de la cellule, ce qui les rend inactifs et stoppe la croissance cellulaire. La formation et le désassemblage de ces tubules sont faciles à observer dans les cellules vivantes, ce qui permet d’identifier des composés interférant avec ce processus, pour la mise au point de nouveaux traitements-candidats anticancéreux.

Poils de mouche et cancer

Ce qu'un poil de mouche nous apprend du cancer

Au début, tout est simple: les cellules se divisent en deux cellules identiques qui se divisent à leur tour, permettant ainsi à n’importe quel tissu de croître de façon exponentielle. Mais vient le moment où certaines d’entre elles doivent se spécialiser, où, sur le dos d’une mouche, une cellule doit «savoir» qu’en se scindant, elle donnera naissance à deux cellules fondamentalement différentes: un poil et un neurone.

Comment fonctionnent ces divisions asymétriques ? Comment une cellule mère peut-elle se scinder en deux «filles» aussi différentes ? Le groupe de Prof. Marcos González-Gaitán, de l’Université de Genève, s'est attelé à comprendre ce mécanisme jusque dans ses moindres détails tant ses enjeux sont importants: une cellule souche qui rate sa division asymétrique peut générer des cellules cancéreuses qui se reproduisent exponentiellement et former une tumeur. Les résultats de leur plus récente recherche, à lire dans Nature Communications, montrent comment l’information nécessaire circule au sein de la cellule mère, lui permettant de réussir cette division asymétrique.

Couleur de la peau chez le lézard

Quand un lézard réconcilie la biologie et les mathématiques

Chez tous les animaux, du poisson clown au léopard, les changements de couleur de peau et les dessins qu’ils produisent sont dus à des interactions microscopiques qui se déroulent au niveau cellulaire et que décrivent parfaitement les équations du mathématicien Alan Turing.

Mais chez le lézard ocellé, le mécanisme est différent, comme l’a montré le groupe du Prof. Michel Milinkovitch, de l’Université de Genève et de l'Institut Suisse de Bioinformatique (SIB). Le passage de l’animal du brun, lorsqu’il est jeune, à un dessin vert et noir à l’âge adulte ne se produit pas seulement au niveau cellulaire, mais également à l’échelle des écailles toutes entières, qui changent de couleur une à une. Les équations de Turing sont impuissantes à modéliser ce phénomène. Pour le décrire, il faut se tourner vers un autre mathématicien, John von Neumann, et ses «automates cellulaires», un système de calcul ésotérique inventé en 1948. Pour la première fois, une recherche orientée vers la biologie permet de lier le travail de ces deux géants des mathématiques, à découvrir dans le journal Nature.