POISSON-ZÈBRE ou DANIO RERIO

Pourquoi le poisson-zèbre est-il devenu un animal modèle ?

Le poisson-zèbre présente plusieurs avantages expérimentaux importants : génétique puissante, mais surtout facilité de manipulation et d’observation des embryons. Sa transparence permet d’observer in vivo ce qui ne peut l’être chez la souris que sur des suspensions de cellules ex vivo, ou sur des coupes d’organes.

Contrairement aux mammifères, la fécondation est externe. Pourchassées par les mâles, les femelles libèrent leurs ovules en pleine eau, les mâles émettent leur laitance, la fertilisation a lieu dans les secondes qui suivent. Une femelle pond environ une centaine d’œufs, et peut recommencer cinq jours plus tard. Les œufs, d’un millimètre de diamètre, sont laissés à eux-mêmes au fond de l’aquarium. Ce dernier est équipé d'un système de double fond troué qui permet de les récolter aisément lorsqu’ils viennent d’être fécondés. On les dispose alors souvent dans des boîtes de Pétri où il est facile d’observer le développement de l’embryon, bien protégé par le chorion, une enveloppe souple et transparente. On peut, à ce stade, très facilement tester l’effet de divers médicaments sur ce développement, en les ajoutant à l’eau dans laquelle l’œuf baigne, à condition que les molécules puissent franchir les membranes cellulaires. Les substances qui ne peuvent pas pénétrer spontanément ces barrières – dont les acides nucléiques, pour les manipulations génétiques – peuvent être micro-injectées, ce qui est fait le plus couramment dans l’heure suivant la fécondation, quand l’embryon n’est encore composé que d’une cellule. Ainsi, l’animal entier sera affecté.

Le chorion étant transparent, le développement de l’embryon peut être observé aisément avec une simple loupe binoculaire, dès les phases les plus précoces. L’embryon lui-même est totalement transparent au début, et chaque cellule peut être distinguée au microscope. Une pigmentation noire apparaît un jour après la fécondation, mais elle peut être facilement stoppée en ajoutant à l’eau une molécule qui bloque la synthèse de la mélanine : la transparence est alors maintenue pendant une semaine ou plus. Toutefois, la mélanine n’est pas le seul pigment du danio zébré et, chez l’adulte, les cellules argentées (iridophores) gênent encore plus l’observation que les cellules noires (mélanophores). Les chercheurs ont alors sélectionné des danios doublement mutants (surnommés « casper »), dépourvus de ces deux types de pigments, et donc transparents même chez l’adulte.

Le développement embryonnaire est rapide. En quelques jours, l’embryon passe d’une cellule unique à un individu autonome. Selon la température, l’œuf éclot en deux ou trois jours, et il en émerge une larve longue de 3 millimètres. Un jour plus tard, elle commence à chasser des proies planctoniques. La maturation de la plupart des organes est très rapide, à l’exception des gonades, la maturité sexuelle n’étant atteinte qu’en trois mois environ. Le cœur commence à battre moins de vingt-quatre heures après la fécondation, et on peut facilement observer la circulation des cellules sanguines dès le jour suivant.

Enfin, la génétique du poisson-zèbre est puissante. Le danio s’est enraciné dans la communauté scientifique grâce à la production de centaines de mutants par mutagenèse aléatoire dans les années 1990, impliqués, entre autres, dans la pigmentation (albino, colourless), l’établissement des axes (no tail, one-eyedpinhead), la formation des yeux (masterblind), des oreilles (van gogh), ou des vaisseaux sanguins (cloche)… Les outils génétiques se sont depuis largement perfectionnés. Les chercheurs disposent à présent d’une séquence du génome de grande qualité. La facilité d’injection des œufs décrite ci-dessus et la descendance abondante facilitent l’introduction[...]