Développement de l'embryon

Suivre la formation d'un embryon de vertébré en temps réel, cellule par cellule : c'est la prouesse réalisée par une équipe allemande. Une révolution dans l'imagerie du vivant.

Ce film montre le développement cellule par cellule d'un embryon de poisson-zèbre durant les premières 24 heures. La couleur orange indique que la cellule bouge d'au moins 1,2 micromètre par minute, la couleur bleue, que la cellule est immobile. (© Philipp Keller, EMBL)

En 1983, le Britannique John Sulston frappait les esprits en observant en temps réel le développement embryonnaire du ver Caenorhabditis elegans.Adulte, l'animal comporte seulement 959 cellules. À cette aune, on mesure l'avancée que constituent les travaux de Philipp Keller et de son équipe du laboratoire européen de biologie moléculaire à Heidelberg [1] : ils ont observé les 24 premières heures d'un embryon de poisson-zèbre, plus gros et moins transparent que celui de Caenorhabditis - au bout d'une journée, il comporte 20 000 cellules.

Pour ce faire, les biologistes allemands ont injecté dans l'oeuf juste fécondé des ARN messagers codant une protéine fluorescente se fixant à l'ADN. Puis ils ont suivi les noyaux cellulaires par microscopie avec illumination laser : un faisceau laser plan et fin a balayé l'embryon horizontalement et verticalement pendant 24 heures, la fluorescence émise par les cellules étant enregistrée à raison de 400 images toutes les 60 ou 90 secondes.

C'est cette technique de microscopie tridimensionnelle qui a permis un suivi de 24 heures. « Contrairement aux techniques employées jusqu'alors, le faisceau lumineux se déplace ici très rapidement, ce qui réduit son effet phototoxique sur les cellules, explique Thierry Darribère, de l'université Pierre-et-Marie-Curie à Paris.Le suivi peut donc durer plus longtemps, et il n'est pas exclu qu'on puisse le prolonger au-delà de 24 heures. »

Résultat : 400 000 images à partir desquelles les chercheurs ont établi, grâce à des algorithmes innovants d'analyse d'image, une base de données numériques répertoriant la position de chaque cellule au cours du temps. Ils ont alors reconstruit un « embryon numérique » en trois dimensions. On y visualise la position des cellules et leurs déplacements avec une grande précision, aussi bien à l'endroit qu'à rebours [2].

Cela permet de remonter à l'origine cellulaire des organes dont les ébauches sont en place au bout de 24 heures - les auteurs ont ainsi retracé le cheminement des cellules de la rétine. Reste à appliquer cette méthode à d'autres vertébrés. C'est ce à quoi s'attelle l'équipe allemande.

Sandrine Etien

http://www.larecherche.fr/content/actualite/article?id=24436