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Quel mécanisme génère nos doigts et nos orteils ?

Le vendredi 14 décembre 2012

Des études génétiques à l’IRCM confirment un modèle mathématique

La Dre Marie Kmita et son équipe de recherche à l’IRCM ont contribué à un projet de recherche multidisciplinaire identifiant le mécanisme qui génère nos doigts et nos orteils et ont mis en évidence l’importance de la régulation des gènes dans la transition des nageoires aux membres au cours de l’évolution. Leur percée scientifique en biologie du développement est publiée aujourd’hui dans la prestigieuse revue scientifique Science.

En combinant les études génétiques à la modélisation mathématique, les scientifiques ont fourni des preuves expérimentales qui appuient un modèle théorique de morphogenèse connu sous le nom de « mécanisme de Turing ». En 1952, le mathématicien Alan Turing a proposé des équations mathématiques qui décrivent comment deux substances distribuées uniformément, soit un activateur et un répresseur, peuvent générer diverses formes et structures à partir de cellules initialement identiques.

« Depuis sa publication, le modèle de Turing a été sujet à controverse, principalement à cause du manque de données expérimentales pour l’appuyer. En étudiant le rôle des gènes Hox dans le développement des membres, nous avons réussi à démontrer, pour la première fois, que le mécanisme qui génère nos doigts et nos orteils est semblable à celui défini par Turing » a expliqué le Dr Rushikesh Sheth, stagiaire postdoctoral au laboratoire de la Dre Kmita et co-premier auteur de l’article.

Chez les humains comme chez les autres mammifères, le développement de l’embryon est contrôlé en partie par des gènes « architectes » nommés gènes Hox. Ceux-ci sont essentiels à la mise en place de l’architecture du corps et définissent l’identité et la fonction des cellules qui forment les organes et les parties du squelette.

« Nos études génétiques suggéraient que les gènes Hox agissent comme modulateurs du mécanisme de Turing, ce qui a été confirmé par des analyses mathématiques menées par nos collaborateurs, l’équipe du Dr James Sharpe. De plus, nous avons démontré qu’une réduction importante du dosage de gènes Hox chez la souris transforme les doigts en structures qui rappellent l’extrémité des nageoires de poissons. Ces résultats renforcent l’importance du rôle des gènes Hox dans la transition des nageoires aux membres au cours de l’évolution, qui est l’une des principales innovations anatomiques associées au passage de la vie aquatique à la vie terrestre » a ajouté la Dre Kmita, directrice de l’unité de recherche en génétique et développement à l’IRCM.

À propos du projet de recherche
L’étude publiée dans Science est le résultat d’une collaboration entre les équipes des Drs Marie Kmita (IRCM), James Sharpe (CRG Barcelone, Espagne) et Maria A. Ros (Université de Cantabria, Espagne). Les recherches menées à l’IRCM ont été subventionnées par les Instituts de recherche en santé du Canada et le Programme des chaires de recherche du Canada. Le deuxième co-premier auteur de l’article est Luciano Marcon de la European Molecular Biology Laboratory (EMBL) et de l’Université Pompeu Fabra en Espagne.

Pour plus de détails sur cette percée scientifique, veuillez consulter le sommaire de l’article publié en ligne par Science (en anglais seulement) : http://www.sciencemag.org/content/338/6113/1476.

Pour plus d’information sur les recherches de la Dre Marie Kmita, visitez le www.ircm.qc.ca/kmita

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Marie Kmita
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