Une étude, dont les résultats intitulés « Embryo-scale epithelial buckling forms a propagating furrow that initiates gastrulation » ont été publiés dans la revue Nature Communications, a, par des approches de microscopie à feuille de lumière couplée à des manipulations laser, d’analyse multidimensionnelle de morphométrie cellulaire et de simulation numérique, permis de découvrir un mécanisme responsable des changements morphologiques de l'embryon basé sur la formation d’une ligne de tension mécanique le long de l’embryon.

Relevons tout d'abord que « la gastrulation est le processus par lequel le tissu primordial de l’embryon, le blastoderme, se remodèle : différents groupes de cellules se déplacent dans différentes parties de l’embryon pour, in fine, former au bon endroit les différents organes de l’animal ». Le repliement épithélial, qui est un de ces processus essentiels, « permet de déplacer un grand nombre de cellules à l’intérieur de l’embryon pour qu’elles puissent former les organes internes de l’animal ».

Alors que « ces mécanismes responsables du repliement tissulaire ne sont pas encore bien compris », l'étude ici présentée, relayée par l' INSB, a utilisé comme système-modèle l’embryon de drosophile (la mouche du vinaigre), très avantageux car de nombreux outils génétiques sont disponibles, pour analyser le processus de repliement du tissu ventral qui forme le mésoderme de l’animal.

Des études antérieures avaient conduit à avancer « l’hypothèse que l’initiation du repliement ventral chez l’embryon de drosophile résulte de la différence de tension mécanique entre les côtés apical et basal des cellules mésodermiques », car cette différence de tension peut induire un moment de torsion du tissu, mais « cette nouvelle étude met en défaut cette hypothèse en montrant, par exemple, que des embryons mutants chez lesquels les cellules sont dépourvues du côté basal (donc ne peuvent pas générer de torsion) peuvent tout de même former un sillon ventral ».

Concrètement, cette étude a pu mettre en lumière, « grâce à des technologies de pointe de microscopie à feuille de lumière couplées à un laser infrarouge pulsé, à des techniques d’analyse d’image et de morphométrie en 4D ainsi que de modélisation mathématique », un nouveau mécanisme basé sur la formation d’une ligne de tension le long de la surface ventrale de l’embryon, ligne qui « résulte de la contraction d’un réseau supra-cellulaire du cytosquelette d’actomyosine couplé aux régions polaires antérieure et postérieure de l’embryon ».

Dans ce processus, « basé sur l’émergence d’une ligne de tension qui plie le tissu en formant un sillon », qui se rapproche de la découpe d’un morceau de fromage par un 'fil à fromage' (un câble métallique mis sous tension), les pôles de l’embryon ont une fonction de zones d’ancrage sur lesquelles le réseau contractile exerce une tension mécanique, produisant ainsi le sillon ventral. En outre, la simulation numérique de ce processus mécanique « prédit une propagation bidirectionnelle du sillon ventral depuis la zone centrale vers les pôles antérieur et postérieur de l’embryon », ce qui est validé expérimentalement.

En fait, « la propagation du repliement d’un tissu est un processus commun lors de la formation d’un tube épithélial (par exemple, pendant la formation du tube neuronal), processus qui peut se produire sous le contrôle d’un signal biochimique ou mécanique qui se propage dans l’espace ». Cependant, cette étude montre « aussi qu’en l’absence de propagation d’un tel signal, un sillon résultant de l’interaction des différents tissus épithéliaux à l’échelle embryonnaire peut tout de même se former et se propager ».