Alain Schmidt - 13/12/07

Une histoire du ver qui prenait l'escargot comme taxi, celle des mouches qui naissent de la rosée, celle de l'anémone de mer qui a perdu un siphon, celle de la fausse licorne et du vrai-faux boeuf, celle de la pie-grièche et du lézard à cornes, et d'autres encore...
- autant de récits surprenants qui illustrent de remarquables avancées nouvelles dans notre compréhension du vivant. C'est que la théorie de l'évolution a récemment connu une inflexion et un approfondissement notables en se rapprochant de la science du développement biologique. Ce courant, dit " évo-dévo ", permet d'admirer toute la subtilité de la vie. Dans la tradition de Buffon et de Gould, cette fresque de douze " histoires naturelles ", aussi passionnantes que pittoresques, illustre une véritable aventure de la pensée scientifique contemporaine.
Rares sont les domaines où l'intérêt et l'émerveillement se conjuguent aussi intensément.

Jean Deutsch est professeur émérite de l'université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI), où il a enseigné la génétique et la zoologie.

Histoire du ver qui prenait l'escargot comme taxi ou : Comment être différent
Prologue. Le nématode Caenorhabditis elegans, un animal domestique

Le ver dont je vais vous parler ici vit dans la terre, mais ce n'est pas un ver de terre. Ce dernier, le lombric de nos campagnes et de nos jardins, est une annélide, c'est-à-dire un ver annelé. C'est Lamarck qui le premier a séparé les annélides des autres vers (dans sa Philosophie zoologique, 1809). Chez le lombric, les anneaux, visibles de l'extérieur, sont le reflet de ce que les biologistes appellent la segmentation de l'anatomie interne. Le corps des annélides est constitué de parties répétées, les segments, comme le sont nos côtes et nos vertèbres. Le ver de ce récit est un nématode (le terme nématode vient d'un mot grec qui veut dire «fil»). Les nématodes sont des animaux très différents des annélides ; en particulier ils ne sont pas segmentés. Les nématodes et les annélides sont deux des trente phylums (les grands groupes) d'animaux. Ces deux phylums sont situés sur deux branches très éloignées de l'arbre de l'évolution des animaux. Le vocabulaire et le sens commun, qui rapprochent les vers sur la base d'une forme vaguement semblable, peuvent être trompeurs.
Le nématode Caenorhabditis elegans est un animal domes­tique d'un genre particulier (figure 1.1). Il fait en effet partie de ces espèces peu nombreuses que l'homme a domestiquées pour l'usage en laboratoire. En quelque sorte, il a donné son corps à la science. C'est un tout petit animal, d'un millimètre de long, composé d'un millier de cellules seulement. Ces deux caractéristiques, la taille réduite et le faible nombre de cellules, ont été des éléments décisifs du choix des biologistes. Vers 1950, un biologiste et généticien français, Victor Nigon, avait commencé à l'étudier en détail. Il avait mis au point les méthodes de son élevage en laboratoire, décrit son cycle de vie et les premières étapes de son développement. Sydney Brenner en a fait son organisme modèle à partir des années 1960 à Cambridge (Grande-Bretagne). L'animal a rencontré un tel succès qu'il a obtenu le prix Nobel en 2002, remis à son père spirituel Sydney Brenner et à deux autres biologistes du ver, John Sulston et Robert Horvitz. En quelques années en effet, Caenorhabditis elegans (plus familièrement C. elegans) est devenu dans les laboratoires de biologie presque l'égal de la fameuse drosophile, la mouche des généticiens. Sulston a décrit intégralement le lignage cellulaire de ce ver, c'est-à-dire l'arbre généalogique de chacune des mille cellules de l'adulte au cours de toutes les divisions depuis la cellule originelle, l'oeuf. Horvitz a découvert et décrit en détail chez C. elegans l'apoptose, ou «mort cellulaire programmée». Pour construire un organisme, la prolifération cellulaire, même accompagnée de différenciation, ne suffit pas ; encore faut-il que certaines cellules meurent. Mais bien sûr, pas n'importe quelles cellules et pas à n'importe quel moment. L'apoptose est un processus finement contrôlé indispensable au développement de tout animal, et qui était resté insoupçonné avant les découvertes de Horvitz.
Bref, C. elegans, c'est quelqu'un ! Pour mieux le connaître encore, Marie-Anne Félix, biologiste à l'Institut Jacques-Monod à Paris, a pensé qu'il fallait quitter le laboratoire et aller chercher C. elegans dans la nature. Ce faisant, elle a repris pour le ver la même démarche que Theodosius Dobzhansky avait adoptée dans les années 1930 avec la drosophile. Pourquoi emprunter un tel chemin, à rebours de celui qui avait été et était toujours celui de la plupart des généticiens du ver ?

La curieuse sexualité de cet animal si élégant

L'une des propriétés de C. elegans, et l'une des raisons du choix de cette espèce comme modèle d'études génétiques, est une curieuse particularité de son cycle de vie. C. elegans se présente sous deux sexes différents, mais dans son cas, ce ne sont pas des mâles et des femelles, mais des mâles et des hermaphrodites. Les hermaphrodites possèdent à la fois des gonades mâles et des gonades femelles et sont capables d'autofécondation. C'est même le mode de reproduction le plus fréquent en laboratoire. Les hermaphrodites sont de loin beaucoup plus nombreux que les mâles : il ne naît en effet qu'un mâle pour mille hermaphrodites. Cependant les mâles ont un appareil copulatoire et peuvent féconder les hermaphrodites, qui se comportent alors comme des femelles.
Les généticiens tirent grandement profit de ce mode de reproduction. Contrairement à ce que l'on croit souvent, le jeu préféré des généticiens n'est pas de déchiffrer la totalité de la séquence des bases présentes dans l'ADN d'une espèce. Depuis les débuts de la génétique, bien avant qu'on ait une idée du rôle que peut jouer la molécule d'ADN dans l'hérédité, le grand jeu des généticiens, c'est de sélectionner des mutants et de les croiser entre eux.