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Cellules progénitrices et cellules neuronales filles

Retour aux sources de la diversité neuronale

Le cortex est une région cérébrale complexe qui nous permet de percevoir le monde et d’interagir avec les objets et les êtres qui nous entourent. La diversité des tâches qu’il peut accomplir est reflétée par la diversité des neurones qui le composent: plusieurs dizaines de types de cellules aux fonctions distinctes s’assemblent au cours du développement pour former les innombrables circuits à l’origine de nos pensées et de nos actions.

Ces neurones naissent dans l’embryon à partir de cellules souches progénitrices, qui se divisent et produisent l’un après l’autre ces différents neurones. Mais comment ces progéniteurs parviennent-ils à générer des types de neurones précis au bon endroit et au bon moment ?

En identifiant les scénarios génétiques à l’œuvre, les groupes des Prof. Denis Jabaudon de l'Université de Genève et Prof. Ludovic Telley de l'Université de Lausanne, en collaboration avec Gulistan Agirman de l'Université de Liège, lèvent le voile sur la conception des cellules qui constituent les circuits du cerveau. Ces résultats, à découvrir dans la revue Science, apportent aussi un élément supplémentaire à la compréhension de l’origine des troubles neuro-développementaux.

Représentation 3D de la chromatine

Un modèle pour déchiffrer la complexité
de la régulation des gènes

Plus que les gènes eux-mêmes, comment, où et quand ils s’expriment déterminent nos traits biologiques - nos phénotypes. Si l’expression des gènes est contrôlée par de nombreux éléments de régulation, qu’est-ce qui, en fin de compte, contrôle ces derniers ? Comment les variations génétiques les affectent-elles ?

Le projet SysGenetiX, mené par l’Université de Genève, en collaboration avec l’Université de Lausanne, vise précisément à étudier ces éléments de régulation, ainsi que les multiples interactions entre eux et avec les gènes. L’objectif ? Comprendre les mécanismes qui rendent des personnes plus prédisposées que d’autres à la manifestation de certaines maladies.

En étudiant les modifications de la chromatine (ou comment le génome est «empaqueté») dans les cellules d’environ 300 individus, les équipes genevoise du Prof. Emmanouil Dermitzakis et lausannoise du Prof. Alexandre Reymond, en collaboration avec le groupe du Prof. Stylianos Antonarakis de l'Université de Genève, ont non seulement identifié la structure même de ces éléments régulateurs, mais ils ont également pu modéliser comment leurs interactions sur l’ensemble du génome influencent la régulation des gènes et le risque de maladie. Une approche pionnière, à lire dans le journal Science, qui façonnera la médecine de précision de demain.

Germination d’Arabidopsis thaliana

Les graines héritent des souvenirs de leur mère

Les graines restent dans un état de dormance - un blocage temporaire de leur croissance - tant que les conditions environnementales ne sont pas idéales pour germer. La profondeur de ce sommeil, qui est influencée par différents facteurs, est héritée de leur mère, comme l’avaient montré des chercheurs du groupe du Prof. Luis Lopez-Molina de l’Université de Genève.

Ils révèlent aujourd’hui dans la revue eLife comment cette empreinte maternelle est transmise grâce à de petits fragments d’ARN dits «interférents», qui inactivent certains gènes. Les biologistes dévoilent également qu’un mécanisme similaire permet de transmettre une autre empreinte, celle des températures présentes au cours du développement de la graine. Plus cette température était basse, plus le niveau de dormance de la graine sera élevé. Ce mécanisme permet à la graine d’optimiser le moment de sa germination. L’information est ensuite effacée dans l’embryon germé, pour que la génération suivante puisse stocker de nouvelles données sur son environnement.

Placodes d'embryon de poulet

La savante organisation des plumes des oiseaux

Comment se forment les plumes et qu’est-ce qui détermine leur nombre et leur disposition? Jusqu’à présent, les moyens technologiques ne permettaient pas d’étudier la formation du plumage des volatiles.

Aujourd’hui, des chercheurs des groupes du Prof. Michel Milinkovitch de l’Université de Genève et du Dr Denis Headon de l’Université d’Édimbourg (Ecosse) ont pu démontrer que la signalisation génétique entre les cellules et des processus mécaniques se combinent pour former dans la peau des volatiles une ligne de propagation, le long de laquelle les ébauches de plumes se développent. Il en résulte un réseau hexagonal très ordonné de plumes. Les chercheurs relèvent également que cette vague de développement n’existe pas chez d’autres oiseaux, tels les émeus et les autruches, ayant perdu leur capacité de voler. Des résultats à lire dans la revue PLOS Biology.

Pseudo-îlots de cellules alpha humaines

Les cellules humaines peuvent aussi changer de métier

Les manuels de biologie nous apprennent que les cellules, une fois différenciées, restent figées dans l’identité qu’elles ont acquise.

En incitant des cellules pancréatiques humaines non productrices d’insuline à modifier leur fonction pour fabriquer cette hormone de manière durable, des chercheurs du groupe du Prof. Pedro Herrera de l’Université de Genève démontrent pour la première fois que la capacité d’adaptation de nos cellules est bien plus grande qu’on ne le pensait. De plus, cette plasticité ne serait pas une exclusivité des cellules du pancréas humain. Une véritable révolution pour la biologie cellulaire, à découvrir dans la revue Nature. Ce type de conversion cellulaire pourrait compenser la perte ou la dysfonction des cellules produisant naturellement l’insuline, lors d’un diabète.

Expression de la protéine Not1

Un échafaudage solide pour nos cellules

Pour exécuter correctement la tâche pour laquelle elles ont été synthétisées, les protéines doivent d’abord s’assembler pour constituer des «machines» cellulaires efficaces. Mais comment font-elles pour reconnaître leurs partenaires au bon moment ?

Des chercheurs du groupe de la Pre Martine Collart de l’Université de Genève décryptent le rôle fondamental de la protéine Not1, conservée dans tous les organismes eucaryotes: en régulant l’activité des ribosomes - les «usines à protéines» de nos cellules - Not1 permet aux protéines devant travailler ensemble d’être synthétisées au même endroit et au même moment. En identifiant ce mécanisme inconnu jusqu’ici, les scientifiques genevois permettent de mieux comprendre l’un des éléments les plus fondamentaux de la machinerie cellulaire, qui, s’il dysfonctionne, pourrait être à l’origine de nombreuses pathologies. Des résultats à découvrir dans la revue Nature Structural & Molecular Biology.

Noyau, cil et centrioles de cellules humaines.

Comment se forment nos antennes cellulaires

La plupart de nos cellules contiennent un cil primaire immobile, une antenne servant notamment au transfert d’informations provenant du milieu environnant. Certaines cellules possèdent également de nombreux cils mobiles qui servent à générer un mouvement. Le «squelette» des cils est constitué de doublets de microtubules, des «paires» de protéines essentielles à leur formation et à leurs fonctions. Des défauts d’assemblage ou de fonctionnement des cils peuvent en effet provoquer diverses pathologies appelées ciliopathies.

Des scientifiques du groupe du Prof. Paul Guichard de l’Université de Genève ont développé un système in vitro capable de former des doublets de microtubules et ils ont mis en évidence leurs mécanisme et dynamique d’assemblage. Leur étude, publiée dans la revue Science, révèle le rôle crucial de la tubuline, véritable brique de construction, dans la prévention de la formation incontrôlée des structures ciliaires. Cette méthode permettra de découvrir et d’exploiter d’éventuelles différences entre les cils de cellules humaines et ceux de pathogènes pour la mise au point de nouveaux traitements.

Hydre à deux têtes

Pourquoi les hydres n’ont finalement qu’une tête

L’Hydre d’eau douce est capable de régénérer n’importe quelle partie de son corps pour reconstituer un individu entier. Le petit polype possède un centre organisateur de développement situé au niveau de la tête, et un autre localisé dans le pied. L’organisateur de tête exerce deux activités opposées, l’une activatrice, qui provoque la différentiation de la tête, et l’autre inhibitrice, qui prévient la formation de têtes surnuméraires.

Des scientifiques du groupe de la Pre Brigitte Galliot de l’Université de Genève ont découvert l’identité de l’inhibiteur, une protéine appelée Sp5, et déchiffré le dialogue entre ces deux activités antagonistes qui permet de maintenir un corps adulte à une seule tête et d’organiser une réponse de régénération appropriée. Publiée dans la revue Nature Communications, leur étude souligne que ce mécanisme a été conservé au cours de l’évolution, tant chez l’Hydre que l’humain. Sp5 pourrait donc être un excellent candidat à tester comme inhibiteur des tumeurs humaines dont la voie activatrice est le moteur de prolifération.

Coupe d’un cerveau de souris

Drogue: le circuit de l’addiction identifié

Que se passe-t-il dans le cerveau d’une personne qui se drogue de manière compulsive ? Ce fonctionnement diffère-t-il chez une personne qui consomme de la drogue de manière contrôlée ?

Pour résoudre cette énigme, des neurobiologistes du groupe du Prof. Christian Lüscher de l’Université de Genève se sont intéressés aux différences du fonctionnement cérébral entre ces deux catégories. Ils ont ainsi découvert que chez les consommateurs compulsifs, le circuit cérébral reliant la zone de la prise de décision au système de récompense est renforcé. Dans un modèle d’addiction chez la souris, ils ont aussi constaté qu’en diminuant l’activité de ce circuit, les souris compulsives parvenaient à se gérer et qu’inversement, en la stimulant, une souris qui initialement perdait le contrôle, devenait accro. Cette découverte majeure est à lire dans la revue Nature.

Caryotype de la femme

Comment la génétique devient égalitaire

En biologie cellulaire, les hommes et les femmes sont inégaux: les hommes possèdent un chromosome X, alors que les femmes ont en deux. Comment pallier cette différence ?

En se fondant sur d’anciens travaux datant des années soixante, des généticiens de l'ancien groupe du Prof. Stylianos Antonarakis de l’Université de Genève ont séquencé une par une des cellules de la peau et du sang et ont observé comment le deuxième chromosome X des femmes s’inactivait graduellement pour éviter une surdose des gènes codés par le X. Ils ont également constaté que plusieurs gènes échappaient à cette inactivation et que celle-ci variait selon le tissu et les phases de la vie de la cellule. Ces travaux permettent d’expliquer les inégalités observées entre les hommes et les femmes face aux maladies génétiques. Des résultats à lire dans la revue PNAS.