Les plumes, la fourrure et les écailles qui ornent les différents membres du règne animal peuvent sembler très différentes, mais elles sont toutes faites de la même substance de base. Et, en fin de compte, il suffit d’un ajustement génétique relativement simple pour produire l’un au lieu de l’autre.
En ciblant le gène sonic hedgehog (Shh), les généticiens Michel Milinkovitch et Rory Cooper de l’Université de Genève en Suisse ont modifié des poulets embryonnaires pour faire pousser des plumes au lieu d’écailles sur leurs pieds généralement squameux.
Et l’altération est permanente. Une fois éclos, les pattes inhabituellement plumeuses du poulet le resteront toute sa vie.
“Nous démontrons que l’agonisme transitoire spécifique au stade de la signalisation de la voie du hérisson sonique (Shh) chez le poulet déclenche une transition complète et permanente des écailles réticulées aux plumes sur les surfaces ventrales du pied et des doigts”, écrivent les chercheurs.
“Les plumes ectopiques qui en résultent sont comparables sur le plan du développement aux plumes ornant le corps, les plumes de type duvet se transformant en plumes de contour régénératives à symétrie bilatérale chez les poulets adultes.”
Auparavant, le laboratoire de Milinkovitch a démontré que les divers appendices cutanés kératinisés (poils, plumes, etc.) ont la même origine évolutive chez les reptiliens ancestraux il y a des centaines de millions d’années qui se sont ensuite diversifiés dans l’incroyable variété d’animaux vivant dans le monde aujourd’hui. .
Et chez tous ces animaux, le développement de ces structures commence sous forme de structures appelées placodes dans la peau, qui s’épaississent puis commencent à se développer dans les écailles, les épines ou tout autre appendice que l’animal a tendance à avoir.
Shh joue un rôle clé dans le développement de ces phanères. La voie de signalisation est importante avec ses doigts dans de nombreuses tartes embryonnaires, médiant le développement des formes et des structures corporelles, la structuration, la différenciation et la croissance.
Par exemple, Shh est un facteur important dans la forme et la diversification des plumes, le positionnement des plumes de vol chez les oiseaux et le développement des follicules pileux chez les souris.
Nous savons que certains poulets, tels que les Brahmas, les Sablepoots et les Silkies, ont des pieds à plumes, mais le mécanisme génétique à l’origine de cela était inconnu. Alors Cooper et Milinkovitch ont décidé d’enquêter en ciblant Shh chez des poulets embryonnaires.
Le pied écailleux d’un poulet témoin (en haut) comparé au pied plumeux d’un poulet expérimental (en bas). (UNIGE/Cooper & Milinkovich)
La cible de l’étude était les poulets à griller de la marque d’élevage de poulets Ross, qui ont des pattes très écailleuses et sans plumes. Les chercheurs ont injecté dans les veines de poulets embryonnaires encore dans l’œuf une substance qui favorise la signalisation de la voie Shh pour déclencher la croissance des plumes dans les zones normalement couvertes de peau écailleuse.
“Nous avons utilisé la technique classique du ‘mirage aux œufs’, dans laquelle une torche puissante illumine les vaisseaux sanguins à l’intérieur de la coquille de l’œuf”, explique Cooper.
“Cela nous a permis de traiter précisément des embryons de poulet avec une molécule qui active spécifiquement la voie Shh, injectée directement dans la circulation sanguine.”
Ça a marché. Lorsque les poulets ont éclos, leurs pieds normalement chauves étaient couverts de plumes juvéniles duveteuses, semblables à celles qui recouvraient leur corps. Et, à mesure que les poulets grandissaient, les plumes grandissaient aussi.
Ils ont perdu leur bébé et ont développé des plumes d’adulte, non seulement sur leur corps mais aussi sur leurs pieds. Un seul traitement dans l’œuf a suffi pour induire ce changement d’écailles en plumes.
Certains œufs ont été traités avec une solution témoin, qui ne contenait pas la molécule active qui stimulait la signalisation de la voie Shh dans le groupe expérimental.
Les poules issues de ces œufs avaient des pattes normales ; Le séquençage de l’ARN comparant les deux groupes a montré que les changements opérés sur Shh dans le groupe expérimental étaient permanents.
Les chercheurs disent que cela a des implications pour notre compréhension de la façon dont les animaux ont évolué et se sont diversifiés. Les variations naturelles de la signalisation Shh sont probablement un moteur évolutif de la diversité des appendices cutanés, et cette diversité n’a pas été particulièrement difficile à atteindre.
“Nos résultats indiquent qu’un saut évolutif – des écailles aux plumes – ne nécessite pas de grands changements dans la composition ou l’expression du génome”, déclare Milinkovitch.
“Au lieu de cela, un changement transitoire dans l’expression d’un gène, Shh, peut produire une cascade d’événements de développement conduisant à la formation de plumes au lieu d’écailles.”
La recherche a été publiée dans Science Advances.
