Société

Pourquoi l'homme n'a pas deux pouces à chaque main

A Genève, l'équipe du professeur Denis Duboule a mis au jour les mécanismes de construction du corps qui font que les membres sont asymétriques. Ces processus génétiques pourraient avoir joué un grand rôle dans l'évolution des espèces.

La nature a bien fait les choses en dotant l'homme d'un pouce et de quatre autres doigts. C'est cette asymétrie de la main – vue de face – qui lui confère toute son agilité. Une dextérité que, par exemple, un robot disposant d'une simple pince symétrique ne pourra jamais acquérir. Pourtant, cette caractéristique ne va pas de soi: qu'est-ce qui indique à l'embryon grandissant que ses mains doivent devenir asymétriques? Trois chercheurs du Pôle de recherche national «Frontiers in genetics», situé à l'Université de Genève, répondent à cette question dans la revue Science du 11 juin.

«Chez la plupart des êtres vivants, le corps possède une symétrie bilatérale: en le coupant en deux dans le sens de la longueur, on obtiendrait deux moitiés symétriques, explique Denis Duboule. Mais des éléments pris séparément – un bras, une jambe – perdent cette propriété. Il devait donc exister des mécanismes biologiques régissant cette construction précise.» Pour éclaircir ce mystère, le professeur et ses collaborateurs Jozsef Zàkàny et Marie Kmita, coauteurs de l'étude, s'en sont remis au hasard. «Un hasard provoqué», précisent-ils.

Les chercheurs ont en effet mis au point une méthode utilisant des souris dont certains gènes ont été modifiés. Celles-ci vivent et s'accouplent normalement. Mais leurs descendants héritent parfois de «défauts de fabrication» provenant d'un mélange des modifications génétiques opérées chez leurs parents par les chercheurs. Il suffit alors de remonter aux sources de ces manipulations pour, par recoupement, déterminer les gènes impliqués dans l'apparition du défaut. «Ainsi, nous sommes tombés un peu par hasard sur une souris dont les pattes sont symétriques, explique Denis Duboule. En d'autres termes, elles possèdent un pouce et un index de chaque côté du majeur (voir photo ci-contre).»

Pour trouver où se situe la faille dans le processus de construction des membres, les scientifiques se sont basés sur leurs travaux antérieurs. Ils ont en effet récemment montré que les «gènes architectes» construisant chacun une partie du corps sont disposés selon un ordre précis dans le génome. Chez l'homme, c'est ce qui permet au corps de «fabriquer» le bras avant l'avant-bras, et celui-ci avant la main. Et l'an passé, l'équipe genevoise a découvert que d'autres séquences d'ADN, appelées «tours de contrôle», ordonnent l'expression de ces gènes (LT du 13.05.2003).

Dans l'étude d'aujourd'hui, les chercheurs se sont intéressés aux «bourgeons» accolés au corps des embryons de souris, qui donnent naissance aux pattes. Car c'est là que tout se joue: «Nous avons observé que certains «gènes architectes» sont activés dans les cellules de la partie antérieure du bourgeon, alors que d'autres, différents, s'expriment dans sa zone postérieure, détaille le professeur. Et c'est justement cette disparité, réglée aussi par des «tours de contrôle», qui engendre l'asymétrie de la patte. En revanche, chez la souris aux pattes symétriques, le même «gène architecte» est activé dans toutes les zones du bourgeon. Ce qui a forcé la symétrie du membre.» Les «tours de contrôle» en cause étaient démasquées.

«Cette découverte est importante, car le rôle de ces processus a probablement conditionné l'évolution des espèces», commente Jacqueline Deschamps, professeure à l'Institut de biologie du développement de l'Académie des sciences hollandaise. Sans cette propriété d'asymétrie, les premières espèces passées de l'eau à la terre ferme n'auraient pas pu voir leurs membres évoluer de manière adéquate. «De plus – et c'est peut-être le plus bel aspect de ces résultats – ces «tours de contrôle», responsables de cette asymétrie des membres, seraient aussi impliquées dans la mise en forme du corps entier, selon laquelle, par exemple, les bras se situent sur le torse et pas ailleurs», ajoute la professeure. La même régulation des «gênes architectes» par ces «tours de contrôle» aurait donc lieu similairement à différentes échelles. De plus, selon Denis Duboule, ces recherches fondamentales pourraient, en ce qui concerne l'homme, être appliquées dans le domaine du diagnostic préimplantatoire. Un enfant sur 500 naît en effet avec des malformations des membres. «En présence de parents à risque, on pourrait vérifier dans des ovules fécondés in vitro s'il y a de tels problèmes génétiques», explique le professeur genevois. De tels diagnostics sont pour l'instant interdits en Suisse. «La méthode est réaliste, analyse Jacqueline Deschamps. Reste à déterminer si elle peut être mise en balance avec la chirurgie plastique, qui fait déjà beaucoup pour corriger de telles malformations.»

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