Diversification structurale et fonctionnelle des gènes à homéodomaine des classes orthodenticle et empty spiracles chez les crâniates

Structural and functional diversification of orthodenticle and empty spiracles homeogenes in craniates

¹ Équipe ATIPE de l’UPRES-A 8080 « Développement et Evolution », Bâtiment 441, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex
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Résumé

En dépit de morphologies extrêmement différentes, le développement du cerveau fait intervenir des réseaux génétiques conservés à très grande échelle évolutive, entre Drosophile et Souris. Les gènes à homéodomaine des classes orthodenticle et empty spiracles qui, chez les Vertébrés comme chez les Insectes, sont exprimés dans les neuromères les plus antérieurs du cerveau embryonnaire, fournissent des exemples de telles conservations. Chez les gnathostomes, ils forment de petites familles multigéniques, comportant, dans chaque cas, trois classes d’orthologie bien identifiées. Chez la Souris, les gènes paralogues jouent des rôles très différents dans le développement des régions céphaliques. Certains de ces rôles correspondent à des fonctions anciennes, conservées chez tous les Cordés, alors que d’autres concernent des fonctions beaucoup plus diversifiées, comme la morphogenèse de caractères spécifiques des gnathostomes. Les approches génétiques disponibles chez la Souris, ainsi que l’analyse comparative chez un large spectre de Vertébrés, permettent aujourd’hui d’aborder les mécanismes moléculaires impliqués dans ces diversifications fonctionnelles.

Abstract

Despite extensively divergent morphologies, the patterning of the embryonic brain is controlled by highly conserved genetic networks. Orthodenticle and empty spiracles-related homeodomain genes, which are expressed in insects as in vertebrates in anterior-most neuromeres of the embryonic brain, provide examples of such conservations. In gnathostomes, they form small multigene families, each containing three well-characterised orthology classes. In mice, paralogous genes play very different roles in the development of cephalic regions. Some of these roles are probably ancient and conserved in all chordates, while others, like the morphogenesis of gnathostome-specific characters, correspond to much more diversified functions. Genetic analyses in mice together with comparative analyses in a broad range of vertebrates provide new possibilities to investigate the molecular mechanisms which underlie these functional diversifications.