PROGRAMME DE DÉVELOPPEMENT D'UN ORGANISME

Exemple de différenciation contrôlée par le contexte extracellulaire

L'exemple de la différenciation musculaire nous oblige à comprendre pourquoi seuls les myoblastes expriment les facteurs de transcription MyoD1 et Myf5. Il faut donc remonter une étape en amont pour expliquer comment se différencient ces précurseurs de la myogenèse.

Chez l'œuf de crapaud Xenopus laevis, dont nous avons déjà parlé, on observe une dissymétrie de composition moléculaire du cytoplasme entre le pôle animal, qui s'oriente sous l'effet de la gravité vers le haut, et le pôle végétatif. Il en résulte que les cellules qui se forment par division de cet œuf n'héritent pas toutes du même cytoplasme. Ainsi, dès leur formation, ces cellules sont différentes, bien que leur génome ne se soit pas encore exprimé : il ne commencera à le faire qu'à la fin de la segmentation. Si l'on dissocie artificiellement les cellules de l'embryon très jeune du Xénope et si on les place dans un milieu de survie, celles-ci vont se différencier de façon autonome, mais uniquement en deux types cellulaires : en cellules ectodermiques (qui donneront naissance aux cellules nerveuses et aux cellules épidermiques) et en cellules endodermiques (qui donneront l'appareil digestif). Aucune cellule ne se différenciera, dans ces conditions, en cellules mésodermiques, dont sont dérivées les cellules musculaires. Les cellules mésodermiques ne peuvent se former que secondairement, à partir des cellules ectodermiques, et uniquement si celles-ci sont en contact avec des cellules endodermiques. On appelle ce phénomène l'«  induction mésodermique ». Pour que les cellules mésodermiques soient induites à se différencier, il faut et il suffit que l'ectoderme soit localisé à proximité de l'endoderme, sans cependant qu'un contact direct soit nécessaire. Cela indique que le ou les facteurs inducteurs sont des molécules solubles produites par les cellules de l'endoderme. Il a été démontré que ces inducteurs sont deux facteurs de croissance, le FGF et le TGFβ. Ces deux molécules sont excrétées dans le milieu par les cellules endodermiques et sont reconnues et « captées » par les cellules ectodermiques, grâce à la présence à leur surface de récepteurs spécifiques. Lorsque ces récepteurs ont lié leur facteur de croissance, il s'ensuit une cascade de réactions biochimiques intracytoplasmiques, principalement des phosphorylations, qui conduisent à une modification d'expression de certains gènes. Il est clair dans cet exemple que la différenciation mésodermique implique un programme qui n'est génétique qu'en partie. Interviennent deux types de facteurs épigénétiques : l'héritage d'une composition cytoplasmique élaborée dans et par l'ovocyte et l'intervention de molécules présentes dans le microenvironnement car synthétisées et excrétées par une autre catégorie cellulaire voisine (fig. 4).