Summary
Overview
L’embryon de poulet (Gallus gallus domesticus) est un organisme modèle extrêmement précieux pour la recherche en biologie du développement, en partie parce que la plupart de son développement prend place à l’intérieur d’un œuf qui est incubé à l’extérieur de la mère. Par conséquent, les stades primitifs du développement peuvent être accédés, visualisés et manipulés simplement en créant un petit trou dans la coquille de l’œuf. Vu que des milliards de poulets sont élevés dans le monde pour la production de viande et d’œufs, les scientifiques peuvent facilement et économiquement obtenir un grand nombre d’œufs fertilisés tout au long de l’année. En outre, les poulets partagent une significative ressemblance génétique avec l’homme, ainsi les mécanismes génétiques qui sont trouvés pour réguler le développement chez le poulet sont aussi pertinents pour notre biologie.
Cette vidéo se concentre sur l’introduction du poulet domestiqué comme un modèle scientifique. L’explication commence avec un compte rendu de la phylogénie du poulet, révélant les caractéristiques qui les définissent comme des Amniotes, comme les autres oiseaux, les reptiles et les mammifères. Les temps forts des millénaires de recherche sur le poulet sont présentés, allant des postulats d’Aristote à propos de la fonction des membranes externes à l’embryon à plus récemment, les découvertes qui ont gagné un prix Nobel en neurosciences. De plus, quelques exemples courants d’études réalisées sur des embryons de poussin sont fournis, comme le traçage in vivo de mouvements de cellules lors du développement et le recrutement de vaisseaux sanguins pour développer des tumeurs (un procédé appelé angiogenèse).
Procedure
Le poulet en développement, ou poussin, formellement connu comme Gallus gallus domesticus, est un système modèle important pour la recherche biomédicale. A l’intérieur de chaque œuf de poule se trouve un embryon qui peut être sujet à des manipulations génétiques et embryologiques. Ce genre d’expérimentation est pertinent pour la santé et les maladies humaines car le génome humain et celui du poussin ont beaucoup de similarités. Cette vidéo donne une vue d’ensemble du système modèle poussin, quelques découvertes clés faites sur des poussins ainsi que quelques exemples interessants de leur utilisation en labos aujourd’hui.
Avant de parler de la valeur scientifique du poussin, passons en revue quelques bases de la biologie du poulet. Comme les reptiles et les mammifères, Gallus gallus appartient au clade vertébré des Amniotes, défini par la présence de membranes externes à l’embryon qui supportent son développement. L’évolution de ce système de membranes à l’intérieur de l’œuf a permit à l’amniote ancestral d’habiter un environnement terrestre il y a des millions d’années, ce qui prouve assez bien que c’est l’œuf qui était là le premier !
A l’intérieur de la classe Aves, les poulets appartiennent à la famille des oiseaux terrestres Phasianidés, qui passent la plupart de leur vie sur terre. Les oiseaux que nous connaissons en tant que savoureuse source de nourriture sont en fait une sous-espèce de Gallus gallus, communément appelés en anglais Red Junglefowl ou poulets dorés, qui habitent en Asie du Sud-Est. Aujourd’hui, des milliards de poulets sont élevés partout dans le monde pour la production de viande et d’œufs.
Manifestement ces oiseaux forment une bonne part de l’alimentation de l’homme, mais qu’aiment-ils manger ? Les poulets sont des omnivores qui fouillent le sol pour y trouver des insectes, des graines et de la végétation. Les poulets femelles, ou poules, ont particulièrement besoin d’un bon repas, vu qu’elles mettent beaucoup d’énergie à faire des œufs qui sont pondus presque tous les jours. Si un mâle est aux alentours, vous le saurez : les coqs sont plus gros, plus coloré et beaucoup plus bruyant !
Lorsque coqs et poules se rencontrent pour s’accoupler, le cycle de vie commence avec une fertilisation interne. Un œuf est pondu 25 heures plus tard, contenant un embryon multicellulaire. Après 21 jours d’incubation, un poussin éclot. La maturité sexuelle a lieu après 31 semaines chez la plupart des poulets, complétant le cycle.
Maintenant, regardons pourquoi cet animal banal de la ferme est populaire en recherche scientifique. Premièrement, il est facile d’obtenir des œufs de poulets fertilisés à un coût relativement bas, et ce toute l’année. Deuxièmement, des expériences sur le développement peuvent être précisément programmées par la régulation de la température d’incubation.
Troisièmement, puisque l’embryon se développe extérieurement, les scientifiques ont uniquement besoin de découper une fenêtre dans la coquille pour accéder à la plupart des étapes du développement. Les embryons tolèrent aussi plutot bien les manipulations expérimentales, etant donne que le blanc d’œuf, ou albumine, est naturellement antibactérien.
Dernier point, mais certainement pas le moindre, les génomes du poulet et de l’homme sont hautement semblables. Malgré le fait que le génome du poulet fasse environ un tiers de la taille de celui de l’humain, il inclut un nombre similaire de gènes. De ce nombre, 60% correspondent à un gène humain, et sont en moyenne identiques à 75% à leur homologue humain.
Maintenant que nous savons ce qui fait du poussin un bon modèle, passons en revue quelques découvertes clés faites dans ce système. Les recherches sur le poussin remontent à la Grèce antique, lorsque Aristote postula que les membranes externes de l’embryon, qu’il observa dans les œufs de poulets en développement, et le placenta humain avec le cordon ombilical, fournissent tous deux la nutrition essentielle à l’embryon. Beaucoup plus tard, en 1672, Marcello Malpighi décrivit le premier les structures vertébrées fondamentales dans l’embryon de poulet en développement, comme le tube médullaire, qui forme le système nerveux; et les somites, qui donneront lieu à de multiples tissus, comme le muscle squelettique.
En 1817, Heinz Christian Pander étudia les stades primitifs des embryons de poulet et découvrit trois couches primordiales de cellules appelées couches germinales. Les cellules de ces couches : l’ectoderme, le mésoderme et l’endoderme, forment tous les tissus qui font un organisme. Pour ce travail, Pander gagna le titre de Fondateur de l’Embryologie.
En 1951, Viktor Hamburger and Howard L. Hamilton publièrent une série de 46 stades mis en place pour identifier les embryons, basé sur l’anatomie, allant des œufs fraichement pondus jusqu’à l’éclosion. La série de Hamburger et Hamilton fournit aux biologistes du poussin une manière de standardiser la préparation des embryons qu’ils étudient, supprimant définitivement les variables introduites par des températures d’incubation différentes.
Egalement dans les années 50, Rita Levi-Montalcini découvrit un facteur mystérieux qui provoque la croissance des neurones de poussin lorsqu’ils sont exposés à des tumeurs de souris, greffées. Stanley Cohen aida à identifier ce composé inconnu comme le NGF, le facteur de croissance nerveuse (nerve growth factor en anglais). Pour ce travail, ils gagnèrent le prix Nobel en 1986.
Maintenant que nous savons comment la recherche sur le poussin a conduit à d’importantes découvertes, regardons comment les poussins sont utilisés aux labos aujourd’hui.
Tout d’abord, les embryons de poulet sont fréquemment utilisés pour suivre les mouvements primitifs de cellules. Pour être capable de distinguer les cellules de leurs voisines, les scientifiques transplantent des cellules d’autres espèces aviaires, comme la caille, dans des embryons de poussins. En utilisant des marqueurs spécifiques à la caille, les cellules sont suivies au fil des jours, au fur et à mesure qu’elles sont incorporées dans les structures en développement.
Les poussins sont aussi extrêmement utiles pour l’étude de la structuration neuronale. Les tissus neuronaux d’un embryon éclos peuvent être utilisés pour examiner le traçage axonal, le système de circuits et même l’activité neuronale.
Enfin, la membrane chorioallantoïque, autrement connue comme le CAM, est une membrane hautement vascularisée qui est fréquemment utilisée pour la recherche sur le cancer. Les embryons de poulets sont naturellement immunodéficients, ce qui permet aux cellules de cancer humaines transplantées de rapidement donner l’ordre d’établir des tumeurs aux vaisseaux sanguins dans le CAM. La propagation de cellules cancéreuses, ou métastases, peut être facilement étudié dans ce test hautement utile.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE au Gallus gallus. Cette vidéo a fourni un bref aperçu sur ces oiseaux, les caractéristiques qui font de leurs embryons de bons organismes modèles, les importantes découvertes scientifiques faites chez le poussin, et un coup d’œil a la façon dont ils sont utilisés en recherche biologique. Merci de nous avoir regardé !
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