Une magnifique vidéo de signaux bioélectriques jamais vue auparavant, parcourant la surface d’un embryon qui se développe, a été publiée par des chercheurs de l’Université Tufts (États-Unis).
Cette séquence d’embryons de grenouilles, c’est un peu comme regardé un phénomène météo se déplacer à travers une planète, suivi par des feux d’artifice lumineux signalant l’émergence du cerveau, de la moelle épinière et des yeux. C’est une vue imprenable sur quelque chose qui a toujours été invisible, les courants bioélectriques qui aident au développement des organes.
La vidéo en accéléré montre deux embryons de grenouilles côte à côte, dans un récipient. À deux secondes dans la vidéo, un point blanc lumineux apparait au sommet de l’embryon sur la gauche, qui s’allonge en une ligne allant vers le milieu des cellules rondes.
«Le cerveau se forme», explique Dany Adams, professeur de biologie et membre du Centre pour la biologie régénérative et du développement Tufts et principal auteur de l’étude. «Vous pouvez voir la bande très lumineuse au milieu, qui est le système nerveux en train de se former." Cette ligne disparait alors que les deux plongent en profondeur dans le corps et les recouvrent à nouveau.
À sept secondes dans la vidéo sur le même embryon, un cercle de formes légères avec une tâche lumineuse au milieu, deviendra la bouche. Il est également possible de voir un point lumineux au-dessus à gauche, qui deviendra l’un des yeux. Ils disparaissent alors. «Les cellules sont plongées vers le bas à l’intérieur de l’animal", où elles forment les parties du système nerveux, dit Adams.
La technique est quelque chose qu’Adams (qui étudie la structuration bioélectrique en développement) a créé en modifiant les techniques existantes. Les scientifiques utilisent souvent des teintures pour marquer certaines cellules, afin qu’ils puissent les voir plus clairement sous le microscope. Les cellules deviennent chargées négativement (hyperpolarisé) dans de nombreuses circonstances. Les colorants, qu’Adams a utilisés, accumulent et deviennent fluorescents ou brillants, dans les régions qui deviennent chargées négativement. "Donc, plus elles sont chargées négativement à l’intérieur de la cellule, plus de teinture y arrivent et plus lumineuses elles deviennent. Comme la cellule modifie sa tension et revient à zéro, les feuilles de colorant et les cellules s’assombrissent de nouveau», dit-elle.
Adams a réalisé ces vidéos accélérées, dans les tout premiers stades de développement de têtards, des embryons qui ont été teints pour rendre la tension des cellules visibles. Un jour, elle a décidé de laisser sa caméra fonctionner toute la nuit, même si elle s’attendait à ce qu’une fois que les embryons auraient commencé à se déplacer, les images soient trop floues pour les voir.
Le lendemain matin quand elle a examiné ce qui s’était passé, les images ne ressemblaient à rien de ce qui avait été observé jusqu’à maintenant. Elle avait réussi à capter les signaux bioélectriques, auparavant invisibles, qui signalent le changement annoncé dans l’embryon, alors qu’il se développe.
Vous pouvez le voir clairement sur l’embryon sur le côté droit, à deux secondes de la vidéo. Une vague de lumière se déplace de droite à gauche à travers l’embryon puis l’embryon commence à tourner. Cette vague lumineuse signale l’hyperpolarizaiton, ou des charges négatives s’accumulent à la surface des cellules.
La totalité de la vidéo, qui dure 13 secondes, est un condensé de 18 heures d’images. «Le flash qui va à travers la surface de l’embryon à droite à deux secondes dure en réalité 15 minutes», dit Adams.
Adams affirme qu’elle donne les instructions sur l’utilisation de cette technique, aux scientifiques du monde entier, afin qu’ils puissent voir ce que les embryons de leurs animaux de recherche font. Son laboratoire envisage de travailler prochainement sur des embryons de poissons "et je serais ravi de le voir dans un oursin", dit-elle.
Les Biologistes du développement, voient le développement de l’embryon comme une séquence au cours de laquelle un gène produit une protéine, qui provoque alors quelque chose de précis, un oeil ou une bouche, qui se développe. Mais le travail de cette équipe, a fait apparaître un signal bioélectrique qui peut également être nécessaire pour que cela arrive.
L’étude a été publiée en ligne cette semaine dans la revue Developmental Dynamics et sur le site de l’université Tufts : The Face of a Frog: Time-lapse Video Reveals Never-Before-Seen Bioelectric Pattern.