Ode à la mouche du vinaigre, petit soldat de la recherche fondamentale

André Karwath/wikimedia, CC BY-SA

Le monde autour de nous est peuplé de créatures étonnantes. Mon animal favori n’est pas plus grand qu’une tête d’épingle, il peut voler et atterrir au plafond, il met en scène un rituel de séduction élaboré (sinon spectaculaire) à sa femelle, il est capable d’apprendre et de mémoriser… Je veux parler de l’humble « mouche du vinaigre », Drosophila melanogaster. En plein jour, c’est un petit insecte qui se contente de nos restes de nourriture. La nuit, elle devient un super héros contribuant à sauver des millions de vies humaines en tant que l’un des modèles clefs de la recherche biomédicale moderne.

Drosophila melanogaster, un modèle animal pour la biologie. Alfredo Peralta García, CC BY-NC-SA

Les drosophiles sont entrées dans le laboratoire presque par la porte de derrière, il y a un peu plus de cent ans. L’excitation était encore toute récente après la redécouverte des travaux de Gregor Mendel, en 1900, sur la génétique des pois. Il s’agissait, à l’époque, d’une notion un peu bizarre affirmant que les lois simples de l’hérédité de Mendel pouvaient s’appliquer aux animaux. Pour mettre à l’épreuve cette idée révolutionnaire, les scientifiques ont cherché un animal qu’on pourrait facilement élever en laboratoire et qui serait capable de se reproduire en grand nombre.

Les mouches passent le plus clair de leur temps au laboratoire dans ce genre de tubes. Trick17, CC BY

Thomas Hunt Morgan a trouvé le bon filon quand il décida d’utiliser la mouche du vinaigre comme modèle animal. Lui et ses étudiants ont porté au pinacle la prolifique petite bestiole. Ils ont poursuivi les travaux de Mendel et découvert que les gènes se situent dans les chromosomes où ils sont disposés, selon les mots de Mendel, comme des perles sur un fil – une découverte honorée en 1933 par le prix Nobel. Avec le succès de la « flyroom » de Morgan, l’humble mouche du vinaigre était prête à devenir un des modèles de pointe de la biologie moderne. Elle a contribué à énormément de connaissances dans de nombreux domaines, dont la génétique, l’embryologie, la biologie cellulaire, les neurosciences. Des nouveaux prix Nobel se rattachant à la drosophile ont été décernés en 1946, 1995, 2006 et 2011.

Les chromosomes des glandes salivaires de Drosophila. Elissa Lei, PhD, NIH, CC BY

Une mouche minuscule pour la recherche fondamentale

Si vous demandez son avis à un généticien, les humains sont frères des souris et cousins germains des insectes avec qui ils partagent respectivement 99 % et 60 % des gènes codeurs de protéines. Notre anatomie et notre physiologie sont également apparentées, si bien que nous pouvons utiliser ces animaux de laboratoire pour concevoir des expériences performantes en espérant que les résultats seront aussi importants pour les animaux et les humains. Il est incontestable que la recherche sur des modèles animaux comme les vers nématodes, les mouches, les poissons et les souris a énormément contribué à la connaissance de notre propre corps. Et par conséquent, cela nous aide à contrer les maladies qui nous empoisonnent la vie. Sur ce champ de bataille, le recours aux services de la mouche drosophile va certainement, dans l’avenir, être à l’ordre du jour.

Une expérimentation impliquant un essaim de mouches. Andrew Kuang, Gallio Lab, Northwestern University, CC BY-NC-ND

Étudier le cerveau des mouches pour comprendre le nôtre

Un renouveau d’intérêt récent dans le domaine des neurosciences a également mis la mouche au premier plan de nos efforts pour comprendre le cerveau. L’un des phénomènes que nous comprenons le moins, c’est comment notre propre cerveau produit nos émotions et notre comportement. Les scientifiques qui, par nature, sont attirés vers l’inconnu, en ont fait l’une des plus excitantes questions ouvertes en biologie. Peut-être notre cerveau, ce Narcisse ultime, ne peut pas résister à la tentation de s’étudier lui-même. L’humble diptère peut-il vraiment contribuer à comprendre comment fonctionne cet organe ?

La mouche du vinaigre est un miracle de miniaturisation. Elle traite un incroyable flux d’informations sensorielles : un obstacle qui surgit, l’odeur alléchante d’une banane trop mûre, un rebord de fenêtre brûlant qu’il vaut mieux éviter, un éventuel partenaire sexuel… Et elle fait cela littéralement d’un clin d’aile en petite merveille qu’elle est, quand elle calcule les trajectoires les meilleures à travers la pièce. Et pourtant, son cerveau ne compte que 100 000 neurones (comparés aux presque 100 milliards des humains) et il pourrait passer facilement à travers le chas de la plus fine des aiguilles.

Le cerveau de la mouche du vinaigre est petit par rapport à celui de la souris, minuscule par rapport à celui de l’humain, mais néanmoins très utile à la recherche. Dr. Frank Hirth, King’s College London

Le nombre relativement peu important de cellules est un avantage clef pour dresser une carte du cerveau. De grands efforts sont actuellement accomplis pour étiqueter, suivre à la trace et cataloguer chacun des neurones de la drosophile. Combinez cela avec la richesse sans pareille d’informations concernant la génétique de ce petit animal et vous verrez comment nous sommes capables de mettre en œuvre des expérimentations incroyablement sophistiquées : nous pouvons modifier le « logiciel » (c’est-à-dire introduire des changements spécifiques dans le génome) afin de créer des animaux avec des modifications uniques et prévisibles du « système d’exploitation » (les circuits cérébraux), pour se poser les bonnes questions sur les fonctions du cerveau.

En suivant ce scénario, voici des expériences récentes, qui ont démontré, par exemple :

En couleurs, les voies neurales qui transmettent les informations relatives à la température dans le cerveau de la mouche. Marco Gallio, Northwestern University, CC BY-NC-ND

Bien sûr, nous pouvons réaliser ce genre d’expériences sur de nombreux animaux modèles. Mais l’avantage exceptionnel de la drosophile, c’est que nous avons la possibilité d’épingler chaque neurone important pour une réponse particulière ou un comportement. Cela servira à dresser une carte précise montrant comment ces neurones se connectent l’un à l’autre et comment rendre muet ou au contraire activer chacun d’entre eux, afin de comprendre comment fonctionne toute cette machinerie.

N’oubliez pas les mouches

La recherche fondamentale sur la mouche doit être préservée. A.J. Cann, CC BY-SA

Il y a tout juste quelques semaines, Chicago a accueilli la « conférence de la mouche », une réunion annuelle de la Société américaine de génétique qui regroupe des milliers de spécialistes diptériens venus du monde entier. L’un des thèmes évoqués : les coupes budgétaires infligées aux agences publiques dans un contexte économique difficile. Cette réduction des crédits qui lèse la recherche sur les drosophiles s’avère disproportionnée. Les budgets vont à d’autres recherches, dites « translationnelles », en clair, avec des applications pratiques plus immédiates.

Il est important de se souvenir que ni Mendel ni Morgan ne s’attendaient à une répercussion directe de leurs travaux dans le domaine de la médecine. Et pourtant, si comme nous l’espérons, on arrive à « guérir » le cancer – une maladie génétique par excellence – l’un et l’autre devraient être les toutes premières personnes à recevoir les remerciements de l’humanité.

Les mouches peuvent encore nous aider grandement à comprendre l’ensemble des aspects de la biologie. Comme pour toute recherche fondamentale, il se peut que l’on en perçoive très rapidement les bénéfices directs mais peut-être aussi faudra-t-il attendre un peu plus de temps pour les trouver. Réduire la recherche sur les drosophiles constituerait une faute grave, maintenant que ces insectes en sont justes à s’échauffer pour être prêtes à s’attaquer à quelques-unes des questions les plus intéressantes de la biologie.

This article was originally published in English