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Dans le précédent billet j’évoquais les cyclopes de la mythologie grecque. Les cyclopes en tant que tels ne sont pas un sujet d’étude scientifique. Encore que. Un très bel article de biologie a montré que la « masse » de tissu formant les yeux se divisait en deux au cours du développement pour former deux yeux séparés (Ref. 1). Cette division en deux est plus ou moins possible, en fonction de la chimie du tissu biologique, et donc en fonction de sa génétique. En ajoutant un peu d’alcool dans le milieu d’ »élevage » de certains poissons de laboratoire, on obtient le même effet qu’avec certaines mutations : le poisson est cyclope.

Cet effet est attribué à une sorte de ralentissement du mouvement de formation des yeux. Si le mouvement est rapide, la « masse compétente » pour faire des yeux se divise en deux, si le mouvement est lent la « masse compétente » pour faire les yeux n’a pas le temps de se diviser, et l’on a un œil unique. Avoir deux yeux, c’est donc le résultat d’une sorte de « division » en deux d’un œil unique. Evidemment, il faut éclaircir un peu tout ça, qui reste vague. On sent poindre la physique dans ces mouvements de division.

La cyclopie apparaît comme un cas particulier de morphogenèse, un cas particulièrement intéressant, et qui établit un lien entre la physique, la biologie, et « quelque part », les traditions orales. Le but de ce billet, et des suivants, est de filer ce lien.

L’évolution entre les céphalochordés (n’a qu’un oeil) et les vertébrés (vision stéréo), tout comme l’origine de ces tristes malformations évoquées dans le précédent billet, s’explique clairement par le mécanisme de formation d’une tête.

Au cours du développement, les animaux sont d’abord des galettes rondes. Pour dire les choses simplement, les animaux au stade « informe » sont des galettes rondes.

Cette galette (qui fait environ trois millimètres à ce stade, i.e.,1 jour de développement) s’étire le long de l’axe médian (ici future tête en haut). En s’étirant, cette galette fronce le long de son futur axe dorsal en formant les plis de l’axe du dos.

Ces plis continuent de s’étirer vers l’avant, et ce faisant, ils passent au-dessus du plan de la galette, en formant une sorte de poche molle en dessous, qui sera le thorax, le cœur et les viscères (façon râble de lapin).

C'est un peu difficile de rendre compte de ces mouvements, sans les montrer. En plus ça va très vite, donc il faut décomposer chaque étape pour bien comprendre, bien que l'ensemble ne soit qu'un seul et unique écoulement "visco-élastique" continu.

Le film montre le moment où la galette plie en formant les plis de la tête, vus en vue dorsale, pendant que du côté ventral se forme une poche dans laquelle se développeront le cœur et les viscères (on en causera plus tard, quand on aura réglé la question des yeux).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En pliant les plis prennent une forme de « chenille de char ». La partie inférieure de la chenille tire sur la partie supérieure et vice-versa, ce qui fait que les plis se dirigent l’un vers l’autre. C’est pourquoi, la moitié droite et la moitié gauche du corps rentrent en collision. Le film représente le suivi in vivo de la collision des moitiés droite et gauche d’un embryon de poulet (pour voir et revoir le film, rafraîchir votre page). L’embryon est orienté verticalement, il faut imaginer que le pli central est plié vers l’intérieur comme un pli de pull-over au coude. Comme il y a deux plis centraux, ils vont l'un vers l’autre et « se cognent ». Nous sommes faits de deux moitiés qui se sont heurtées. Cette collision dure environ une heure. Le film semble montrer que la collision des deux moitiés gauche et droite de l’embryon est un phénomène physique, semblable à l’aplatissement d’un pli de tissu au coude contre un autre. Sauf que le tissu a plutôt la consistance d’une petite peau molle, comme la peau à la surface du lait, par exemple.

Ensuite, l’aplatissement se poursuit par une sorte de « sillage », les plis situés dans la future région oculaire s’écartant l’un de l’autre, en formant une structure en marteau ou en « cacahuète », qui positionne les yeux de part et d’autre de la tête.

 

Pour comprendre la formation des yeux, il faut donc comprendre comment et pourquoi deux plis s’écartent sur le côté de la tête, en formant une sorte de cacahuète, dont les deux renflements seront les yeux. La photo ci-contre montre quelques instantanés du développement des yeux, entre le moment où commence la collision des moitiés droite et gauche, et le moment où les yeux sont reconnaissables en tant que tels. L'avant de la tête s'étale en forme de "marteau", et chaque côté du "marteau" forme un oeil. Il faut imaginer un marteau en guimauve.

On en parlera plus en détail dans le prochain billet.

 

"Le devoir d'un homme seul, est d'être encore plus seul", Emil Cioran.

 

[1] F. Marlow, F. Zwartkruis, J. Malicki, S. C. F.Neuhauss, L. Abbas, M. Weaver, W. Driever, and L. Solnica-Krezel, Developmental Biology 203: p382-399, (1998)