BIOLOGIE cellulaire: Mais comment le poisson zèbre s'habille de rayures ? – Science

C’est une drôle de question que se sont posée ces scientifiques du Max Planck : quelle est l’origine embryonnaire des cellules pigmentaires qui se développent en formant des rayures de couleurs sur le poisson zèbre ? Réponse dans la revue Science.

L’exemple choisi, celui du poisson zèbre, un modèle de prédilection pour étudier les effets des perturbateurs endocriniens et autres substances chimiques, un petit poisson d’eau douce qui doit son nom à son alternance régulière de rayures bleues et dorées. On savait que 3 types de cellules de pigmentation, noire, argenté et jaune, se développent au cours de la croissance puis s’organisent pour composer les bandes appropriées. Mais comment ? C’est ce qu’ont découvert ces scientifiques de l’Institut Max Planck. Leurs travaux participent plus largement à la compréhension de l’évolution des formes structurelles dans le monde animal.

Une performance technologique : La recherche se passe dans le laboratoire «  Nüsslein-Volhard  » du nom du Prix Nobel de Médecine. Elle montre que les cellules jaunes subissent des changements spectaculaires de forme au niveau cellulaire pour aboutir à ce motif de rayures. Après 2 précédentes études qui décrivent elles-aussi une cascade d’événements cellulaires menant à la formation des rayures, cette nouvelle étude a utilisé le marquage fluo des précurseurs de cellules pigmentaires et a capturé les comportements cellulaires à chaque stade, chaque jour, pendant 3 semaines. Les scientifiques ont pu ainsi retracer la multiplication, la migration et la propagation des cellules individuelles et de leur "progéniture" sur l’ensemble du processus de formation de la rayure.
Des révélations surprenantes : L’analyse montre que les 3 types de cellules atteignent la peau par des voies complètement différentes: une population de cellules pluripotentes situé sur le côté dorsal de l’embryon donne naissance à des précurseurs de cellules jaunes, qui couvrent la peau de l’embryon. Ces cellules commencent à se multiplier au début de la métamorphose quand le poisson est âgé d’environ 2 à 3 semaines. Les cellules noires et argentées proviennent d’un petit nombre de cellules souches associées à des nœuds nerveux situés à proximité de la moelle épinière. Les cellules noires atteignent la peau en migrant le long des nerfs alors que les cellules argentées traversent la fente longitudinale qui sépare la musculature, puis se propagent dans la peau.

En conclusion, les cellules jaunes se divisent et se multiplient pour couvrir la peau du poisson avant que les cellules argentées et noires arrivent pour former les rayures.

Les cellules jaunes et argentées sont en mesure de changer de forme et de couleur, en fonction de leur emplacement. Les cellules jaunes se placent pour former des lisières le long des cellules argentées. Les cellules argentées se disséminent de plus en plus vers le milieu des cellules sombres, donnant un autre effet d’ombre et de lumière.

Bref, des comportements cellulaires «  intelligents  » probablement similaires à ceux des paons, des tigres et des zèbres et dont la finalité est très probablement un avantage lié à l’évolution, une certaine capacité de camouflage ?

Source: Science 29 August 2014 DOI: 10.1126/science.1254837 Local reorganization of xanthophores fine-tunes and colors the striped pattern of zebrafish

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