Des chercheurs découvrent «l'évolution des glandes pituitaires» chez des créatures mystérieuses

Une pure coïncidence conduit une équipe de chercheurs à réécrire «l'histoire orageuse» de l'hypophyse ... que les scientifiques croyaient apparue pour la première fois chez les vertébrés.

 


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La glande pituitaire est le principal organe qui contrôle la croissance, la reproduction et de nombreux autres processus importants dans tout le corps. On pensait auparavant qu'il apparaissait pour la première fois avec des vertébrés - c'est-à-dire des animaux avec une colonne vertébrale - mais une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de "Californie" indique que certaines copies étaient déjà présentes dans un type de "chordés", qui sont des créatures mystérieuses qui habitaient les eaux peu profondes dans le passé.

 

Une glande de la taille d'un pois à la base du cerveau produit des hormones qui stimulent la croissance, le développement sexuel et la reproduction.  Pendant des décennies, on a pensé que le lobe antérieur de l'hypophyse - où les hormones sont fabriquées - était une évolution qui provenait exclusivement des vertébrés, ainsi que de l'oreille, du nez et du cristallin de l'œil.

 

La "nouvelle hypothèse de la tête" - largement acceptée - stipule que toutes les parties du corps sont dérivées d'un type spécifique de structure embryonnaire trouvée dans l'ectoderme, ou couche externe de l'embryon, et l'ectoderme est une couche de cellules embryonnaires, à partir de laquelle se développent les cellules du système nerveux et du cristallin  Et la peau et la cornée.

 

Et parce que les animaux appelés «chordés» avaient une moelle épinière, mais ils n'avaient pas de colonne vertébrale, ce qui est censé représenter une étape évolutive antérieure, et ils n'avaient pas non plus d '«ectoderme», les scientifiques s'attendaient donc à ce qu'il n'y ait pas de glandes pituitaires dans leur cerveau, mais des chercheurs de l'Université  La Californie a présenté des preuves que les glandes pituitaires peuvent se former via les cellules de l'endoderme.

 

L'endoderme se trouve dans tous les embryons, qu'ils soient vertébrés ou invertébrés.  Comme il est principalement responsable de la formation de l'intestin et des organes associés.

Dans une étude publiée dans la revue Science, les chercheurs notent que "l'hypophyse peut être constituée de l'endoderme, ce qui signifie qu'elle a une histoire évolutive plus longue qu'on ne le pensait auparavant".

En utilisant les dernières technologies, les chercheurs ont revisité les observations anciennes qui prouvent cette idée selon laquelle il existe une contribution endodermique à l'hypophyse.  Ils ont également passé en revue des idées sur le type de structure embryonnaire de la glande pituitaire, et quand elle s'est développée pour la première fois.

 

«L'hypophyse a une histoire orageuse, et notre étude est en train de réécrire cette histoire», explique Gage Decoyer Crampe, professeur de cellules souches et de médecine régénérative et l'un des auteurs de cette étude.

 

 Crampe et ses collègues ont étudié le poisson zèbre, une espèce utile comme modèle de laboratoire partiel.  Les scientifiques ont révélé presque complètement leur histoire évolutive, et leurs œufs sont fécondés complètement en dehors de leur corps et les embryons sont presque complets.

 

L'équipe de recherche a utilisé de nouvelles méthodes de laboratoire pour sa propre invention pour suivre les cellules dont ces poissons descendaient à l'âge adulte, et ils ont photographié toutes les étapes de la croissance du poisson à l'aide d'un microscope puissant, et ils ont également révélé pleinement des séquences d'ARN unicellulaire, dans une tentative de comprendre les cellules à l'étude.

 

Crampe dit que l'imagerie a montré que l'hypophyse provient de cellules à la fois dans l'ectoderme et l'endoderme.

Les chordés, dont les vertébrés sont originaires il y a 500 millions d'années, étaient connus pour posséder une structure similaire à la glande pituitaire des vertébrés, mais cette structure semblable à l'hypophyse est dérivée uniquement de la couche embryonnaire interne des cellules, et étant donné que le développement de la glande pituitaire provenait d'un type de cellule différent.

De nombreux scientifiques ont remis en question sa relation avec l'hypophyse rachidienne.  Cependant, nos découvertes - que l'hypophyse des vertébrés peut en fait provenir des couches internes et externes des cellules embryonnaires - indiquent que l'hypophyse était déjà présente chez nos ancêtres des chordés, et a ensuite acquis de nouvelles contributions de la classe.  Un embryon externe pendant le développement, de sorte que la glande peut avoir une histoire de développement plus longue qu'on ne le pensait auparavant;  Il n'est pas né chez les premiers vertébrés, mais plutôt tôt chez nos ancêtres chordés.

 

Les chercheurs sont arrivés aux résultats de cette étude par pur hasard.  «Nous examinions le rôle de l'endoderme (la couche embryonnaire interne) dans la formation du squelette facial», explique Crampe.  Dans des études antérieures, nous avons constaté que des défauts de croissance endodermique entraînaient une perte et des déformations de la mâchoire, ainsi que d'autres os et cartilages du crâne et du visage.  Nous avons donc créé un nouvel outil génétique chez le poisson zèbre qui a fait briller les cellules endodermiques sous la lumière bleue, nous permettant de suivre ce que ces cellules ont fait au cours de la vie du poisson zèbre.  Et de manière inattendue, nous avons trouvé certaines de ces cellules endodermiques brillantes dans la glande pituitaire, dont on pensait auparavant qu'elles ne contenaient que des cellules de l'épiblaste le plus externe.

 

Ensuite, les chercheurs ont examiné plus en détail les glandes pituitaires des animaux, pour découvrir que les cellules endodermiques pouvaient également produire des hormones clés telles que l'hormone de croissance.

De plus, lorsque les chercheurs ont retiré génétiquement les cellules épiblastiques, ils ont découvert que les cellules ectodermiques pouvaient prendre le relais et former complètement la glande pituitaire par elles-mêmes.

Crampe dit, Le travail sur cette étude a duré trois ans et nos résultats indiquent que nous ne savons toujours pas grand-chose sur la façon dont nos organes internes ont évolué.