Champ de recherche relativement récent, la biologie du développement révolutionne la découverte de médicaments en étudiant l’influence des gènes sur le développement des organismes, de l’embryon à l’âge adulte, et sur le vieillissement. Ce thème de recherche au Complexe des sciences de la vie (CSV) de l’Université McGill vise à comprendre les mécanismes fondamentaux de la croissance cellulaire et le rôle de la génétique dans ce processus. La défaillance de ces mécanismes perturbe le développement des tissus et des organes, souvent avec des conséquences dévastatrices comme les fausses couches, les maladies neurodégénératives ou le cancer.
Les connexions sont au cœur de la biologie du développement. Pour le professeur Paul Lasko, titulaire d’une chaire James McGill au Département de biologie, responsable du thème Biologie du développement et acteur-clé de la création du CSV, l’environnement collaboratif que met en place le Complexe est essentiel à la recherche. «Puisque la science est devenue beaucoup plus collaborative et nécessite beaucoup plus d’équipement qu’auparavant, le bâtiment a été conçu autour d’espaces partagés qui encouragent les interactions et de zones réservées à des appareils utilisés par plusieurs laboratoires», explique le Pr Lasko, en ajoutant que le CSV a changé la donne. «Depuis l’ouverture du Complexe, le Département a embauché plusieurs nouveaux professeurs de partout dans le monde qui ont été attirés à McGill justement par le CSV. Nous sommes sans contredit passés à une ligue supérieure.»
Trois percées majeures en biologie du développement
1. Élucider les rouages du cycle cellulaire: À l’interface de la physique et de la biologie, le professeur agrégé Gary Brouhard, du Département de biologie, et l’équipe de son laboratoire étudient les microtubules, ces polymères microscopiques de la protéine tubuline qui sont les composants structuraux de la cellule. En réarrangement constant au cours du cycle cellulaire, ces microtubules peuvent générer des forces dynamiques et déplacer des éléments au sein de la cellule. Quand ce processus fait défaut, habituellement en raison d’une mutation génétique, l’anomalie des microtubules qui en découle peut causer des maladies. En examinant la doublecortine, une protéine associée aux microtubules, au moyen d’un puissant microscope doté d’une caméra numérique ultrasensible, le Pr Brouhard et son équipe ont découvert le processus qui conduit à une telle anomalie. Cette découverte a révélé la cause d’une forme génétique rare d’épilepsie, le syndrome du double cortex. En élucidant ces fonctions cellulaires fondamentales, le Pr Brouhard et son équipe espèrent rendre possible la mise au point de traitements et de moyens de prévenir ce genre de maladie.
Developmental Cell. 2012 Jul 17;23(1):181-92. doi: 10.1016/j.devcel.2012.05.006. Epub 2012 Jun 21
2. De vieilles hypothèses remises en cause: Le vieillissement est l’un des grands défis sociétaux de l’avenir. Les interventions pharmacologiques qui ciblent le processus de vieillissement constituent l’une des nouvelles frontières des sciences biomédicales. Ces 10 dernières années, le professeur Siegfried Hekimi, titulaire de la Chaire Campbell de biologie du développement au Département de biologie, et son groupe ont recueilli des données qui prouvent que, contrairement à l’hypothèse courante, les dérivés réactifs de l'oxygène (ou radicaux libres) ne sont pas responsables du vieillissement, mais peuvent plutôt servir à le combattre. Ces découvertes et d’autres nouvelles perspectives ont permis de concevoir des méthodes novatrices de criblage de médicaments qui ciblent directement les maladies du vieillissement et associées à l’âge, en particulier les maladies mitochondriales et métaboliques.
Frontiers in Genetics. 2016 Sep 14;7:161. doi: 10.3389/fgene.2016.00161. eCollection 2016.
3. Le rôle des cellules germinales en épigénétique: On connaît bien l’importance des cellules germinales pour la transmission de l’information génétique aux générations subséquentes, mais les mécanismes qui permettent à ces cellules de marquer les gènes devant être modifiés épigénétiquement en situation d’adaptation restent à découvrir. Le professeur Richard Roy, du Département de biologie, et l’équipe de son laboratoire étudient une enzyme clé appelée AMPK, qui détecte divers stress cellulaires et organiques, et régule les changements épigénétiques qui favorisent l’adaptation en modifiant l’expression des gènes. Le mécanisme sous-jacent est encore mystérieux, mais les indicateurs du Pr Roy suggèrent qu’un nouveau système de communication existe entre les cellules, comme les neurones, où les stress peuvent être détectés, et les cellules germinales, où les modifications épigénétiques doivent être établies pour améliorer la capacité des générations successives à s’adapter aux stress prolongés.
Proceedings of the National Academy of Sciences 2017 March 114: E2689-E2698 doi: 10.1073/pnas.1616171114