Science du vivant
Crier ou chuchoter : le dilemme des cellules embryonnaires
Date:
Mis à jour le 08/04/2021
Deux chercheurs Inria, Christophe Godin et Grégoire Malandain, associé à Patrick Lemaire, chercheur au CNRS, ont vu le 10 juillet 2020, leur article publié dans la prestigieuse revue scientifique « Science ». Cette publication vient récompenser dix années de travail et de collaboration interdisciplinaire entre sciences du vivant et sciences du numérique. Un bel exemple de collaboration ancrée dans la durée que nous content les trois scientifiques.
Éclairer les connaissances en développement embryonnaire
En résumé, de quoi parle cet article ?
L’objet de cet article consiste à éclairer les connaissances dans le domaine du développement embryonnaire. Les cellules, en se divisant, adoptent des rôles de plus en plus précis dans l’organisme. Cellules de l’épiderme, musculaires ou neurones, les différents types cellulaires qui forment l’embryon émergent peu à peu d’une orchestration très fine des positions des cellules, coordonnée par les signaux qu’elles échangent entre elles. Comme nous, les cellules se “parlent” pour prendre des décisions.
Quelle est votre découverte ? Quelle est son ampleur ?
Jusqu’à cette étude on considérait que le développement d’un organisme animal impliquait des communications entre cellules à longue portée. Ce travail montre que, chez un petit animal marin proche des vertébrés, un tel développement peut aussi résulter de communications à très courte portée, par contact direct entre cellules.
Dans quel cadre la collaboration s'est-elle révélée nécessaire ?
Pour progresser dans nos connaissances sur le développement embryonnaire, il est aujourd’hui nécessaire de quantifier systématiquement la dynamique des comportements cellulaires. Pour cela, il faut développer de nouveau microscopes plus rapides sans perturber le système étudié. En aval, ces observations produisent des quantités de données telles qu’il est nécessaire de développer de nouvelles méthodes d’analyse informatique. Encore plus en aval, l’intégration de ces données sur l’anatomie de l’embryon avec des données génétiques ont permis de simuler par ordinateur l’émergence des différents tissus de l’embryon. Répondre à ces questions nécessitait de mettre ensemble un groupe ayant des compétences en biologie, physique, informatique et mathématiques.
Ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur la compréhension des stratégies d’auto-organisation des formes vivantes.
Quel est l'impact de ce résultat sur la société ?
Il s’agit d'une étude de biologie fondamentale qui fait progresser le domaine de la biologie du développement à la fois sur un axe méthodologique et sur un axe conceptuel. Sur le plan méthodologique, nous avons développé de nouvelles méthodes pour la microscopie, l'analyse d’images et la visualisation de données complexes. Sur le plan conceptuel, notre étude indique que la dynamique des mouvements cellulaires est fortement liée à la portée utile des signaux que les cellules échangent entre elles. En étendant le répertoire des mécanismes de communication cellulaire, ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur la compréhension des stratégies d’auto-organisation des formes vivantes.
Ce travail montre l'apport de la biologie computationnelle, où l'ordinateur devient un outil d'investigation au même titre qu'un microscope, pour déchiffrer le vivant. Dans cette étude, les outils mis au service de la modélisation, développés par un consortium regroupant les EPIs Inria Morpheme et Mosaic (anciennement Virtual Plants) ainsi qu'une équipe du CRBM (Montpellier) et de l'EMBL (Heidelberg), ont permis de dévoiler comment, en “chuchotant" entre elles, les cellules de l’embryon de l’ascidie, un animal marin, parviennent à déterminer petit à petit leurs différents type cellulaires.
Le développement des cellules en vidéos
Contacts
