Pourquoi étudier C. elegans ?

Qu’est-ce que C. elegans et pourquoi les scientifiques l’utilisent-ils pour étudier le développement et les maladies humaines ?

Cette question saute à l’esprit de la plupart des gens lorsqu’ils apprennent pour la première fois que les scientifiques étudient un petit ver nématode du sol pour acquérir des connaissances sur le développement et les maladies humaines. C’est une question raisonnable avec une réponse très simple : la conservation évolutive de la fonction des gènes, comme décrit ci-dessous.

C. elegans

Photo d’Erik Lundquist

C. elegans est un petit ver du sol ou nématode, et il partage avec les humains un ancêtre commun qui vivait à l’ère précambrienne, il y a 500-600 millions d’années. Cet ancêtre est appelé l’ancêtre urbilatérien, car il est le parent de tous les organismes multicellulaires à symétrie bilatérale de la planète, y compris les invertébrés (insectes, nématodes, oursins) et les vertébrés (mammifères, poissons, oiseaux, reptiles).

La plupart des gènes et des mécanismes génétiques qui régissent le développement des organismes modernes, y compris ceux impliqués dans le développement humain et les maladies, étaient présents chez l’ancêtre urbilatérien et sont partagés par les animaux existants, y compris les humains et les nématodes.

L’évolution est un processus par lequel les mécanismes génétiques existants sont conservés mais légèrement modifiés pour aboutir à des espèces distinctes. Au fur et à mesure de l’évolution des descendants de l’ancêtre urbilatérien, les voies centrales régissant le développement ont été généralement conservées mais légèrement modifiées dans chaque espèce distincte par ce « bricolage » évolutif.

En conséquence, les nématodes C. elegans ont des neurones, une peau, un intestin, des muscles et d’autres tissus très similaires à ceux des humains en termes de forme, de fonction et de génétique. Les gènes qui contrôlent le développement et la fonction de ces tissus ont été « conservés » depuis notre ancêtre commun. Bien qu’il existe des différences claires et importantes dans le développement de l’homme et du nématode, les scientifiques peuvent étudier les mécanismes de développement chez C. elegans pour comprendre les mécanismes fondamentaux et essentiels qui fonctionnent également chez l’homme.

Ceci est extrêmement important, car de nombreuses expériences de développement et de génétique sont impossibles chez l’homme, et prennent beaucoup de temps et sont très coûteuses chez les souris et autres vertébrés. Les C. elegans sont faciles à cultiver en laboratoire, ont un temps de génération court (4 jours), et sont livrés avec une « boîte à outils » de techniques génétiques et moléculaires par lesquelles la fonction des gènes dans le développement peut être disséquée expérimentalement.

En raison de la conservation évolutive de la fonction des gènes et de la tractabilité expérimentale, C. elegans représente un « organisme modèle » idéal pour étudier les mécanismes génétiques et moléculaires fondamentaux du développement et des maladies humaines. Les études sur C. elegans sont pertinentes pour les maladies humaines telles que le cancer, la neurodégénérescence (par exemple la maladie d’Alzheimer), les handicaps et syndromes neurodéveloppementaux, les dystrophies musculaires et le vieillissement, qui n’est pas en soi une maladie mais qui influence les autres maladies mentionnées. En effet, des mécanismes génétiques importants dans le cancer (signalisation des oncogènes Ras et Bcl), le vieillissement (signalisation de l’insuline) et le développement du système nerveux (signalisation UNC-6/Netrin) ont été identifiés pour la première fois en utilisant C. elegans.

C. elegans avec expression de la protéine fluorescente verte (gfp) dans les neurones.