Aperçu du développement et de la santé vertébrale

La colonne vertébrale est une partie clé de notre corps. Elle nous soutient et protège notre système nerveux. Chez les mammifères, la colonne est composée de différentes sections connues sous le nom de Vertèbres cervicales, thoraciques, lombaires, sacrées et caudales. Ces sections ne se ressemblent pas toutes et ont des rôles différents. Elles proviennent de blocs de tissu appelés Somites, qui se forment pendant le développement précoce.

#Comment se forment les vertèbres

Les somites commencent à se développer chez l'humain environ trois semaines après la conception et se forment régulièrement. Chez les souris, ce processus débute environ huit jours après la conception. Chaque vertèbre est créée à partir de parties de deux somites grâce à un processus appelé resegmentation. Les somites ont deux parties : rostrale (avant) et caudale (arrière). Les vertèbres sont formées à partir de ces parties où un somite se connecte avec le suivant d'une manière précise.

Les somites se divisent aussi en deux sections principales : le sclérotome et le dermomyotome. Le sclérotome est responsable de la création des vertèbres et du cartilage des côtes, ainsi que des tendons et des ligaments. Le dermomyotome se développe en muscles et en peau du dos. Les cellules dans le sclérotome agissent différemment selon leur emplacement et contribuent à différentes parties des vertèbres.

Chez les souris, la durcissement des vertèbres, appelé Ossification, débute le 14ème jour embryonnaire. Ce processus commence dans les arches des vertèbres avant le corps principal. Il y a des centres primaires d’ossification dans les arches et dans le corps, qui est la partie centrale de la vertèbre.

#Importance d’un développement correct

Pour qu'une vertèbre se forme correctement, elle dépend de l'alignement et de l'interaction adéquats de deux somites. Comme les processus impliqués dans la formation des vertèbres sont complexes, des erreurs peuvent survenir. Ces erreurs peuvent mener à des malformations de la colonne vertébrale qui peuvent causer des problèmes de santé graves.

Les malformations vertébrales se divisent généralement en trois catégories :

1. Défauts du tube neural, où le tube neural ne se ferme pas correctement.
2. Défauts dans la formation des vertèbres, entraînant des vertèbres manquantes ou mal formées.
3. Défauts de segmentation, où les somites ne se séparent ou ne se segmentent pas correctement, résultant en vertèbres en bloc ou en barre.

Ces malformations peuvent causer des problèmes de courbure de la colonne, menant à des conditions comme la scoliose congénitale. Les malformations vertébrales congénitales se produisent chez environ 0,13 à 0,5 pour 1 000 naissances, avec d'autres variations notées dans les vertèbres transitoires et la scoliose congénitale.

#Les souris comme organismes modèles

Les souris sont utilisées depuis des années pour étudier comment les vertèbres se développent. Une quantité significative de recherches a examiné comment les mutations peuvent affecter le développement de la colonne chez ces animaux. Des études ont montré que des facteurs environnementaux et certains gènes peuvent changer la façon dont les vertèbres se forment.

Le Consortium International de Phénotypage de Souris (IMPC) travaille à créer une ressource complète de gènes knockouts de souris pour comprendre les fonctions de différents gènes. Ils ont étudié des milliers de gènes et leurs effets sur divers traits, y compris l'audition, le métabolisme et la densité osseuse.

#Analyse du développement vertébral

Dans la dernière publication de l'IMPC, les chercheurs ont trouvé 8 539 gènes, beaucoup montrant plusieurs effets sur différents traits. Parmi ceux étudiés pour les traits squelettiques, 945 gènes avaient des effets significatifs sur le développement des vertèbres. De nombreux gènes influencent les traits vertébraux en étant présents sous différentes formes, comme homozygotes ou hétérozygotes.

Les chercheurs ont utilisé une gamme de techniques pour évaluer les structures physiques chez les souris à divers stades de développement, identifiant des métriques spécifiques pertinentes pour les vertèbres. À partir de cela, ils ont affiné leur attention à 76 paramètres spécifiques affectant le système squelettique.

Après une analyse plus poussée, ils ont trouvé 25 paramètres directement liés au développement vertébral, menant à un total de 204 gènes uniques impactant la façon dont les vertèbres se forment et fonctionnent. Le nombre de gènes associés à ces paramètres variait, beaucoup influençant plusieurs aspects de l'anatomie vertébrale.

#Importance de l'expression des gènes

Les chercheurs ont aussi examiné quand ces gènes sont actifs pendant le développement des somites. Ils ont découvert que beaucoup des gènes liés au développement vertébral s'expriment dans les somites, qui sont essentiels pour le développement de la colonne. Certains gènes ont montré des changements dans l'expression tout au long des stades de développement.

Un certain nombre de gènes ont été identifiés comme étant exprimés de manière différentielle, ce qui suggère qu'ils pourraient jouer un rôle dans la formation et la maturation des vertèbres. Cette étude révèle les complexités du développement vertébral et souligne l’importance de gènes spécifiques à différents stades de développement.

#Liens entre les gènes et la santé

De nombreux gènes identifiés sont liés à un seul trait relatif à la colonne, tandis que d'autres impactent plusieurs aspects des vertèbres et des structures associées. Certains gènes peuvent avoir des liens étroits avec des conditions affectant l'anatomie ou la fonction de la colonne, suggérant des liens avec des problèmes de santé humaine comme la scoliose congénitale et d'autres troubles liés à la colonne.

L'identification de ces gènes peut aider à comprendre des conditions de santé spécifiques observées chez les humains. C'est crucial car les malformations vertébrales impactent à la fois la structure et la fonction, conduisant parfois à des invalidités significatives.

#Découverte de nouveaux gènes

Les chercheurs ont découvert plusieurs gènes nouveaux qui n'avaient jamais été liés au développement des vertèbres dans des études antérieures. Certains de ces gènes n'avaient aucune étude préalable dans les bases de données publiques, tandis que d'autres n'avaient que peu d'informations disponibles. Cela indique le potentiel de découvrir de nouvelles connexions entre les gènes et la formation des vertèbres.

Un groupe de gènes a été particulièrement noté pour leurs rôles dans la formation du développement de la colonne, y compris ceux affectant la forme globale et la courbure. Certains gènes ont été précédemment liés à divers problèmes de santé, mais leurs rôles spécifiques dans le développement vertébral restent largement inexplorés.

#Conclusion

Comprendre comment fonctionne le développement vertébral est essentiel pour aborder divers problèmes de santé liés à la colonne. Les études effectuées sur les souris à travers l'IMPC fournissent une mine d'informations sur les gènes impliqués dans le développement spinal. Avec 204 gènes identifiés, les chercheurs sont maintenant mieux positionnés pour enquêter non seulement sur le fonctionnement de ces gènes mais aussi sur la manière dont ils pourraient se lier à des préoccupations de santé plus larges chez les humains. Les chercheurs continuent d'explorer les interactions complexes de ces gènes, ce qui pourrait conduire à de nouvelles perspectives sur les conditions associées aux malformations vertébrales et améliorer notre compréhension de la santé vertébrale.

Au final, cette recherche souligne la nature complexe du développement vertébral et les nombreux facteurs pouvant affecter la formation et la fonction de la colonne, mettant en avant l’importance de la recherche génétique pour percer les mystères de la santé et des maladies vertébrales.