Publications

Chronological order of publication in this website

Morphogène DPP chez la Drosophile

Comment nos organes savent-ils quand arrêter de grandir ?

Le plus petit poisson au monde, le Paedocypris, ne mesure que 7 millimètres. Autant dire rien, comparé aux 9 mètres du requin-baleine. Tous deux partagent pourtant un grand nombre de gènes et une même anatomie, avec des nageoires dorsales et caudales, des branchies ou encore un estomac et un cœur, mais ces organes sont à une échelle mille fois plus petite pour le premier ! Par quel mécanisme les organes et les tissus de ce poisson miniature s’arrêtent-ils de grandir très rapidement, contrairement à ceux de leur cousin géant ?

Une équipe pluridisciplinaire emmenée par le groupe du Prof. Marcos González-Gaitán de l’Université de Genève, et des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la Physique des Systèmes Complexes (MPIPKS) à Dresde en Allemagne, a pu répondre à cette question fondamentale en s’appuyant sur des études physiques et une équation mathématique, comme le révèlent ses travaux publiés dans la revue Nature.

Expression du gène Pitx1

L’absence d’un interrupteur génétique
à l’origine de malformations

Le développement embryonnaire suit des étapes délicates: pour que tout se passe bien, de nombreux gènes doivent en effet coordonner leur activité selon un schéma et un tempo très minutieux. Cette mécanique de précision a parfois des ratés qui conduisent à des malformations plus ou moins handicapantes.

En étudiant le gène Pitx1, l’un des gènes impliqués dans la construction des membres inférieurs, l’équipe du Pr Guillaume Andrey de l’Université de Genève a découvert comment une petite perturbation dans le processus d’activation de ce gène est à l’origine du pied-bot, une malformation courante des pieds. Même un gène parfaitement fonctionnel ne peut agir correctement en l’absence de l’un de ses interrupteurs génétiques. Ces courtes séquences d’ADN donnent en effet le signal de transcription de l’ADN en ARN, et s’avèrent indispensables à ce mécanisme. Quand un seul de ces interrupteurs manque, la proportion de cellules où le gène est actif diminue, empêchant les membres inférieurs de se construire correctement. Ces résultats, à découvrir dans la revue Nature Communications, mettent en lumière le rôle jusqu’ici largement sous-estimé des interrupteurs génétiques dans les troubles développementaux.

Coupes d’intestin de souris

Comment l’alimentation modifie l’intestin

Avec plus de 10% de la population mondiale obèse et 40% en surpoids, l’obésité constitue l’un des défis sanitaires les plus cruciaux. Les options thérapeutiques restent néanmoins rares et peu efficaces.

Il y a quelques années, des scientifiques du groupe du Pr Mirko Trajkovski de l’Université de Genève avaient découvert que la surface d’absorption et la fonction de l’intestin se modifiaient sous l’effet de certains stimuli externes, comme par exemple l’exposition au froid.

En utilisant différents modèles de souris combinés à des biopsies intestinales humaines, ces chercheurs décryptent aujourd’hui les mécanismes moléculaires régissant cette surprenante plasticité et montrent qu’une nourriture plus abondante augmente la surface de l’intestin et sa capacité d’absorption. En cause, l’expression accrue de PPARα, une protéine régulatrice qui s’avère indispensable au mécanisme d’augmentation de la capacité d’absorption des calories induite par la suralimentation. En outre, si des quantités élevées de nourriture augmentent la surface d’absorption de l’intestin, la restriction alimentaire peut inverser le processus et le ramener à un niveau proche de la normale. Ce phénomène a d’ailleurs pu être reproduit grâce à des techniques pharmacologiques et génétiques, suggérant ainsi des stratégies qui pourraient potentiellement limiter l’obésité. Des résultats à découvrir dans la revue Nature Communications.

Activation des aires cérébrales

Les connexions cérébrales naissent à un rythme précis

Le cortex cérébral, situé à la surface du cerveau, gère les facultés cognitives, le langage ou encore les fonctions complexes nous permettant de nous représenter le monde ou de nous projeter dans le futur. En étant capable de catégoriser et d’associer les stimuli lui parvenant de nos cinq sens, le cortex fait les liens entre ces différentes informations pour leur donner un sens et agir en conséquence. Pour ce faire, différents types de neurones établissent des connexions corticales qui se mettent en place lors du développement embryonnaire, puis dans les premiers temps de vie. Mais par quel mécanisme biologique cet assemblage délicat se crée-t-il ?

L’équipe du Prof. Denis Jabaudon de l’Université de Genève décrypte pour la première fois ce phénomène: si les neurones sont anatomiquement différents, leur programme génétique reste, lui, très similaire. Il s’avère que les différences émergent au moment de la maturation de ces neurones, qui doivent suivre un rythme précis pour établir les bonnes connexions, sans quoi une connectivité anormale s’établit. Des résultats surprenants à découvrir dans la revue Nature.

Endosperme d’Arabidopsis thaliana

Le garde-manger de la jeune plante la protège

L’endosperme, tissu entourant l’embryon de la plante dans la graine, a longtemps été perçu comme un tissu nourricier délaissé une fois achevée la transition vers la jeune plante, dite plantule.

Une équipe suisse, dirigée par des scientifiques du groupe du Prof. Luis Lopez-Molina de l’Université de Genève, montre aujourd’hui que l’endosperme joue également un rôle primordial pour le bon développement de la plantule après la germination. Il agit notamment sur la formation de la cuticule, cette couche protectrice essentielle pour la survie des végétaux. Les biologistes observent que ces nouvelles fonctions attribuées à l’endosperme sont indépendantes de sa capacité à fournir les nutriments et sont médiées par la production de molécules spécifiques. Ces travaux sont à lire dans la revue Developmental Cell.

Moelle épinière démyélinisée de souris

Le froid pour combattre la sclérose en plaques

En biologie évolutive, la «théorie de l’histoire de vie», proposée pour la première fois dans les années 1950, postule que lorsque l’environnement est favorable, les ressources utilisées par les organismes sont consacrées à la croissance et à la reproduction. À l’inverse, en milieu hostile, les ressources sont transférées vers des programmes dits de maintenance, tels que la conservation de l’énergie et la défense contre les attaques extérieures.

Des scientifiques des groupes du Pr Mirko Trajkovski et du Pr Doron Merkler de l’Université de Genève ont développé cette idée pour l’appliquer à un domaine spécifique de la médecine: l’activation erronée du système immunitaire à l’origine des maladies auto-immunes. En étudiant des souris souffrant d’un modèle de sclérose en plaques, l’équipe de recherche a décrypté comment l’exposition au froid poussait l’organisme à détourner ses ressources du système immunitaire vers le maintien de la chaleur corporelle. Ainsi, lors de l’exposition au froid, le système immunitaire diminuait son activité néfaste, atténuant considérablement l’évolution de la maladie auto-immune. Ces résultats, présentés en couverture de la revue Cell Metabolism, posent les bases d’un concept biologique fondamental sur l’allocation des ressources énergétiques.

Neurones du cerveau de drosophile

Un seul gène peut dérégler le sommeil

Tous les organismes vivants sont soumis à un rythme biologique interne, qui contrôle de très nombreux processus physiologiques. Chez l’homme notamment, cette horloge interne suit un cycle de 24 heures et se manifeste même en l’absence de signaux déclencheurs externes, comme les changements de luminosité ou de température.

En utilisant l’organisme génétique modèle Drosophila melanogaster, le groupe de la Pre Emi Nagoshi de l’Université de Genève a découvert que le gène Nf1 est essentiel pour la régulation du cycle veille/sommeil. Ce gène est par ailleurs impliqué chez l’homme dans une maladie génétique fréquente, la neurofibromatose, qui entraîne la formation de tumeurs dans le système nerveux. Cette découverte pourrait aider à expliquer certains symptômes observés chez les patient-es atteinte-es de cette maladie, notamment le trouble de leur sommeil. Ces travaux sont à lire dans la revue Nature Communications.

Analyses de réseau longitudinales

Un algorithme prédictif des maladies psychotiques

Un tiers des enfants souffrant d’une microdélétion du chromosome 22 développeront plus tard une maladie psychotique, comme la schizophrénie. Mais comment savoir lesquel-les seront possiblement concerné-es? Aujourd’hui, différentes études ont contribué à la compréhension des mécanismes neurobiologiques qui sont associés au développement des maladies psychotiques. Problème: la capacité à identifier les sujets plus à risque et d’adapter en conséquence leur prise en charge reste limitée. En effet, de nombreuses variables, autres que neurobiologiques, contribuent à leur développement.

C’est pourquoi le groupe du Prof. Stéphan Eliez de l’Université de Genève s’est associée à une équipe de l’EPFL afin d’utiliser de manière longitudinale un outil d’intelligence artificielle, la méthode d’analyse en réseau. Cet algorithme permet de corréler de nombreuses variables provenant de milieux différents – neurobiologique, psychique, cognitive, etc. – sur une vingtaine d’années, afin de déterminer quels symptômes du moment présent sont annonciateurs d’une maladie psychotique dans la future trajectoire développementale de l’enfant. Ces résultats, à lire dans la revue eLife, permettront une prise en charge précoce des enfants jugés à risque de développer des troubles psychiques, dans l’objectif de les prévenir, voire de les éviter.

Subérine chez Arabidopsis thaliana

L’arsenal défensif des racines des plantes

Les plantes s’adaptent à leurs besoins nutritionnels en modifiant la perméabilité de leurs racines, via la production ou la dégradation d’une couche semblable au liège, la subérine.

En s’intéressant à la régulation de cette couche protectrice chez l’Arabette des Dames (Arabidopsis thaliana), une équipe internationale, dirigée par des scientifiques du groupe de la Pre Marie Barberon de l’Université de Genève, a découvert quatre facteurs moléculaires responsables de l’activation génétique de la subérine. Leur identification a permis de produire des plantes aux racines continuellement recouvertes, ou au contraire totalement dépourvues, de subérine. Celles-ci constituent des outils d’intérêt majeur pour la sélection de plantes plus résistantes aux stress environnementaux. Ces travaux sont à lire dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Addiction à la cocaïne

Comment la sérotonine freine l’addiction à la cocaïne

Contrairement à ce que l’on imagine souvent, la cocaïne ne déclenche une addiction que chez une minorité des personnes consommatrices de cette drogue. Mais que se passe-t-il dans leur cerveau, au moment où elles perdent le contrôle de leur consommation ?

Grâce à une méthode expérimentale récente, des neuroscientifiques du groupe du Prof. Christian Lüscher de l’Université de Genève ont levé le voile sur un mécanisme cérébral spécifique à la cocaïne: cette substance a en effet la particularité de déclencher une augmentation massive de sérotonine en plus de l’augmentation de la dopamine commune à toutes les drogues. La sérotonine agit comme frein intrinsèque à l’emballement du système de la récompense que déclenche la dopamine, le neurotransmetteur à l’origine de l’addiction. Des résultats à découvrir dans la revue Science.