Homeosis

Les programmes génétiquesgénétiques qui assurent la structuration de l'organisme commencent à être identifiés et, pour certains, on commence à entrevoir les mécanismes de régulation des gènesgènes qui la coordonnent et la contrôlent.

A la fin du XIXe siècle, le naturaliste William Bateson rapportait ses observations de mouches portant des structures morphologiquement bien développées, mais disposées à des endroits anormaux sur le corps de l'animal. Il existe par exemple des mouches mutantes portant des pattes en lieu et place des antennes, ou arborant une deuxième paire d'ailes au niveau d'un segment du thoraxthorax normalement affublé de petits balanciers. Ce phénomène qu'il baptisa homeosis, fut redécouvert et interprété une petite centaine d'années plus tard, à la lumière des progrès de la génétique moléculaire et de son étude appliquée à l'embryologie. C'est ainsi qu'il fut identifié que les transformations homéotiques chez la drosophiledrosophile trouvent leur origine dans la dérégulation de gènes appartenant à une famille de gènes, logiquement dénommés gènes homéotiquesgènes homéotiques (ou gènes Hoxgènes Hox), qui président à la destinée des structures en développement selon leur position le long de l'axe antéro-postérieur de l'organisme.

En d'autres termes, ces gènes homéotiques agissent comme des architectesarchitectes contrôlant la structuration spatiale de l'organisme. Des gènes homéotiques ont ensuite été identifiés à travers presque tout le règne animal, y compris chez l'homme ou la souris qui en possèdent trente neuf, et leur étude a révélé qu'ils contribuent chez toutes les espècesespèces à l'établissement d'un axe antéro-postérieur bien régionalisé.

Par exemple, l'inactivation expérimentale d'un gène homéotique donné chez la souris a conduit à transformer la deuxième vertèbre cervicalevertèbre cervicale, l'axis, en une vertèbre possédant la morphologiemorphologie de l'atlas. L'invalidation d'un autre gène de la famille a provoqué l'apparition d'une paire de côtes supplémentaire connectée à une vertèbre lombairevertèbre lombaire qui en est normalement dépourvue. Leur rôle ne se limite cependant pas à la régionalisation du grand axe de l'organisme, car selon les espèces, ces gènes participent aussi par exemple au développement des membres, à la différenciation des lignées cellulaires du sang, à la maturation de la glandeglande mammaire en vue de la lactation ou encore à la croissance des poils.

Les gènes homéotiques codent pour des protéinesprotéines qui ont pour rôle de contrôler l'expression d'autres gènes. On parle de facteurs de transcriptiontranscription puisqu'ils stimulent ou inhibent la transcription de gènes en ARNARN qui seront ensuite traduits en protéines. Même si les gènes contrôlés par ces facteurs de transcription Hox restent à ce jour largement inconnus, on sait que ces gènes cibles assurent des fonctions très diverses dans la communication entre les cellules, leur division, leur migration, leur métabolismemétabolisme, toutes fonctions nécessaires à la bonne différenciation des structures en développement, qu'il s'agisse de vertèbres ou de nerfsnerfs crâniens par exemple. Autrement dit, les protéines encodées par les gènes homéotiques sont des maîtres architectes en ce sens qu'elles contrôlent et articulent le développement de structures dans le temps et dans l'espace (Kmita et Duboule, 2003).

Mais comment cette structuration s'opère-t-elle, assurant le développement des bonnes structures aux bonnes places et en bon ordre ?