Des chercheurs de l'Université Albrecht Ludwig de Fribourg-en-Brisgau, dirigés par le Prof. Thomas Laux, ont découvert des gènes gouvernant les premières étapes de la différenciation cellulaire chez les plantes.
Le premier pas vers la constitution d'un organisme pluricellulaire est la division du zygote, issu de la fusion des cellules germinales mâle et femelle. Chez les végétaux supérieurs, cette division débouche sur la formation de l'embryon à partir de la cellule-fille supérieure, tandis que la cellule-fille inférieure se développe en suspenseur, sorte de "cordon ombilical" de l'embryon végétal. Les chercheurs se sont notamment posé la question suivante : pourquoi les deux cellules se développent-elles différemment?
Le groupe de travail du Prof. Laux a pu montrer chez la plante-modèle Arabidopsis que chacune des deux cellules-filles lit l'un des deux gènes à homéoboîte parents qui pilote son développement. Ces gènes ont été nommés gènes WOX (homéoboîte WUSCHEL), en référence au régulateur de cellules-souches WUSCHEL, qui leur est apparenté. Les gènes WOX codent pour un groupe de facteurs de transcription qui possèdent un domaine apparenté de fixation à l'ADN. Chez la crucifère Arabidopsis, les gènes WOX déterminant le sort des deux cellules-filles sont d'abord lus conjointement dans le zygote puis séparément après la division cellulaire. Toutefois, les deux facteurs restent en contact : si le facteur manque dans la cellule inférieure, sa production cesse dans la cellule supérieure. Le Prof. Laux et ses collègues supposent que cette communication permet le développement coordonné des deux cellules. Au cours du développement embryonnaire, d'autres facteurs WOX s'ajoutent, de telle manière que chaque domaine du plan de construction de l'embryon dispose d'un mélange de WOX spécifique.
Cette cascade de fonctions WOX dévoile des similitudes surprenantes entre le développement embryonnaire des plantes et celui des animaux, bien que la séparation entre animal et végétal ait eu lieu, au cours de l'évolution, au niveau des unicellulaires.
Chez la drosophile et chez les mammifères, la différenciation cellulaire est également pilotée par des groupes spécifiques de gènes à homéoboîte. Une nouvelle découverte intéressante chez Arabidopsis est le fait que les gènes WOX qui régulent les étapes de différenciation chez l'embryon sont étroitement apparentés à ceux qui gouvernent les cellules-souches dans les méristèmes apicaux. Cela corrobore l'idée courante au milieu du siècle dernier, selon laquelle les cellules-souches sont des cellules embryonnaires indifférenciées, "restées en trop".
La découverte des chercheurs de Fribourg pourrait ouvrir des perspectives intéressantes en recherche appliquée. En effet, pour certains des gènes WOX identifiés, l'équipe a pu montrer qu'ils peuvent également provoquer le développement d'un embryon à partir de cellules végétales normales. Cela offrirait une nouvelle possibilité de multiplier des plantes à impact économique en contournant l'une des principales difficultés de la sélection végétale, à savoir la perte de qualités intéressantes suite au brassage des gènes au cours de la reproduction sexuée.
Prof. Dr. Thomas Laux - Institut de biologie III de l'Université Albrecht Ludwig de Fribourg - tél : +49 761 203 2943 - email : laux@biologie.uni-freiburg.de
