10/12/2012 - Le gène qui a facilité le passage des nageoires à la patte

Menéame

Un travail conduit par des chercheurs du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) montre que les nageoires des poissons zèbres peuvent être transformées en structures semblables aux pattes des tétrapodes si l’activité d’un gène appelé hoxd13 est augmentée.

Les résultats, publiés dans le dernier numéro de la revue Developmental Cell, ils démontrent fonctionnellement une théorie clé pour comprendre le passage des animaux aquatiques aux animaux terrestres.

La conquête du milieu terrestre a été un jalon dans l’histoire évolutionnaire. Au cours de cette transition, l’apparition de structures osseuses distales qui ont formé lentement les doigts et le poignet dans les annexes précurseurs des pattes des tétrapodes a été critique.

"Nos expériences démontrent pour la première fois que, si nous augmentons les niveaux du gène hoxd13 sur les nageoires de poissons zèbres, l’apparition de tissus distaux de type ecchymose est accrue, comme c’est le cas chez les animaux à pattes comme nous ," explique le chercheur du CSIC José Luis Gómez-Skarmeta, chercheur au Centre andalou de biologie du développement, un centre mixte du CSIC et de l’Université Pablo Olavide.

Selon le chercheur du Centre andalou de biologie du développement Fernando Casares, un autre des auteurs du travail, l’augmentation du tissu osseuse distal sur les nageoires de poissons zèbres s’accompagne d’une réduction du tissu formant les rayons. "Ce fait est lié à l’enregistrement fossile, où, à mesure que l’élaboration distale de la nageoire augmente, la taille des rayons diminue," précise-t-il.

ADN régulateur

Les gènes Hox, qui font partie d’une famille chargée de distinguer les parties du corps pendant la période embryonnaire et sont essentiels pour la formation des doigts et du poignet, ont des niveaux d’expression beaucoup plus élevés dans la zone distale du rudiment embryonnaire des pattes que dans la région de la nageoire équivalente.

Au cours des dernières années, plusieurs études ont montré que les grandes quantités d’expression des Hox sur les pattes dépendent d’éléments d’ADN régulateurs agissant conjointement en renforçant leur expression. " Il est très intéressant que certains de ces éléments de régulation ne se trouvent pas dans le génome des poissons, ce qui suggère que c’est l’apparition de nouveaux éléments de régulation qui a permis d’atteindre les niveaux d’expression des gènes Hox requis pour la formation des doigts et du poignet," indique Gómez-Skarmeta.

Le travail mené par le CSIC montre que les poissons zèbres sont également capables de lire correctement les instructions contenues dans ces régions de régulation absentes de leur génome et spécifiques aux tétrapodes. "Tout cela indique que l’ancêtre commun des poissons et des tétrapodes avait un génome préparé pour acquérir progressivement de nouveaux éléments régulateurs qui ont augmenté les niveaux des gènes Hox qui ont permis le développement des mains et des pieds" conclut Casares.

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    Freitas, C Gómez-Marín, JM Wilson, F. Mariages et JL Gomez-Skarmeta. Hoxd13 contribution to the evolution of vertebrate appendages. Developmental Cell.

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