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Humains, animaux, végétaux: tous les organismes multicellulaires sont constitués de cellules spécialisées dites différenciées. Ainsi, les cellules qui composent l’épiderme n’ont pas la même identité - ni la même fonction - que celles qui tapissent le système digestif, par exemple. Cependant, les mécanismes permettant à ces cellules de maintenir leur identité sont encore mal connus.

En travaillant sur l’hydre, l’équipe de la Pre Brigitte Galliot de l’Université de Genève, en collaboration avec l’Institut Friedrich Miescher pour la Recherche Biomédicale (FMI) de Bâle, en a découvert l’un des régulateurs clés: le facteur de transcription Zic4. Après avoir réduit son expression, les chercheurs/euses ont constaté que les cellules de tentacules de l’hydre changeaient d’identité et se transformaient en cellules de pieds, formant dans la tête de l’animal des pieds fonctionnels. Ces résultats sont à découvrir dans le journal Science Advances.

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.

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.

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).

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.