Quel rôle peut bien jouer la physique dans le développement d'un embryon (ici de l'oursin Clypeaster subdepressus) ?
Gastrulation, mécanotransduction, phosphorylation et autres facteurs de transcription : bienvenue dans le monde fabuleux de la biologie moléculaire du développement ! L'équipe d'Emmanuel Farge navigue au milieu de ces notions pour décrypter les événements qui régissent les premières étapes de la vie du poisson zèbre (Danio rerio) et de la mouche du vinaigre (Drosophilia), au sein de l'équipe "Mécanique et génétique du développement embryonnaire et tumoral" de l'Institut Curie (Paris). Comme son nom l'indique, ce groupe de biologistes français s'intéresse en particulier aux liens qu'entretiennent la mécanique et la génétique, deux domaines qui de prime abord n'ont pourtant que peu de points communs.
Le "dogme central" de la biologie, établi en 1958 par Francis Crick (l'un des "inventeurs" de la structure moléculaire de l'ADN), stipule que la vie cellulaire est déterminée par le génome, stocké sur la molécule d'ADN sous forme de séquences d'acides aminés appelées gènes, lesquelles aboutissent à la synthèse de protéines, molécules assurant le métabolisme cellulaire. Mais si toutes les cellules d'un organisme partagent le même patrimoine génétique, elles se comportent de façon différente grâce à un ensemble de protéines spécifiques. La question des variations du métabolisme entre les différents types cellulaires se pose avec une acuité particulière au moment du développement de l'embryon, lorsque l'organisme passe d'une cellule à deux, puis quatre, puis huit... au départ toutes identiques, puis spécialisées (on dit différenciées) afin de donner naissance aux cellules sanguines, aux neurones ou encore aux cellules épithéliales. D'où surgit ce "programme" de différenciation ? Est-il purement gouverné par la génétique, comme le laisseraient entendre les tenants du "tout génétique" enivrés par la beauté conceptuelle du dogme central ? Des physiciens ont commencé à émettre une hypothèse concurrente : les forces physiques qui s'appliquent aux cellules en division seraient responsables de leur organisation, et partant de là de leur différenciation et de la formation des différents organes. C'est notamment la thèse de Vincent Fleury, un physicien français qui insiste sur le rôle majeur des "écoulements" de cellules en division dans l'embryon dans l'apparition du plan d'ensemble de l'organisme. Pour Emmanuel Farge et ses collègues, la réponse se situe entre ces deux extrêmes : si les gènes contrôlent la genèse des tissus à partir des cellules embryonnaires en division, les mouvements de ces dernières et les forces mécaniques qu'elles exercent les unes sur les autres à cette occasion modifieraient également l'expression des gènes !
