Une étude, dont les résultats intitulés «Morphogenesis is transcriptionally coupled to neurogenesis during peripheral olfactory organ development» ont été publiés dans la revue Development, a, en utilisant la formation de l’épithélium olfactif chez l’embryon de poisson zèbre comme paradigme et des méthodes d’imagerie et d’édition du génome, permis de montrer que l’acteur majeur qui lie l’identité 'neurone olfactif' et sa migration est le facteur de transcription Neurogénine.

Relevons tout d'abord que, si «la morphologie des organes sensoriels crâniens est parfaitement adaptée à la détection de stimuli spécifiques», c'est au cours du développement embryonnaire, que «les mouvements morphogénétiques sculptent ces structures» et que «des types cellulaires seront spécifiés pour participer à leur fonction soit en détectant des stimuli spécifiques, soit en transmettant des informations sensorielles au cerveau».

Comme «les mécanismes moléculaires qui contrôlent ces processus indépendamment commencent à être bien caractérisés», alors que «ceux qui permettent leur couplage reste encore mal connus», l'étude ici présentée a eu pour objectif de mettre à jour ces processus en utilisant «la mise en place de l’épithélium olfactif chez l’embryon de poisson zèbre».

Concrètement, «dans ce système, deux vagues de neurogénèse produisent les neurones olfactifs pionniers (EON) puis les neurones olfactifs sensoriels d'une manière qui nécessite les facteurs de transcription Neurogénine1 (Neurog1) et Neurod4». L'organe olfactif se forme en parallèle: «les neurones pionniers se positionnent initialement en fer à cheval puis, un processus de migration contrôlé par une protéine attractante (Cxcl12a) et son récepteur (Cxcr4b) permettra leur organisation en rosette». L’ensemble de tous ces processus complexes ne prend que 12 heures.

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a eu pour objectif de voir s'il existait «un lien entre l’identité neuronale contrôlée par Neurog1 et les mouvements morphogénétiques qui forment l’épithélium olfactif» en utilisant «la transparence de l’embryon de poisson zèbre pour filmer en 3 dimensions et en temps réel la migration des neurones olfactifs pionniers à l’aide de lignées transgénique marquant cette population neuronale».

Ainsi, «grâce à des techniques d’analyse d’image extensives», les mouvements migratoires de ces neurones ont pu être caractérisés et il est apparu «que dans des embryons mutants pour neurog1, la trajectoire des EONs est perturbée surtout dans la partie la plus antérieure de la structure». En outre, «des défauts similaires chez les mutants cxcr4b et cxcl12a ont été mis en évidence». En particulier, chez les mutants neurog1, «l'expression de cxcr4b (mais pas de cxcl12a) est réduite ou perdue précocement, lors de cette phase de migration». L'étude a alors «montré que la restauration de l'expression précoce de cxcr4b chez les mutants du neurog1 sauvait le phénotype de migration».

En dernier lieu, l'étude a identifié au niveau moléculaire «un groupe de séquences CAGATG en amont de cxcr4b qui est directement régulé par Neurog1». L'emploi de la technique d’édition du génome Crispr-cas9 pour éliminer cet élément dans une lignée a permis de visualiser l’expression de cxcr4b et de mettre en évidence «que la perte de cet élément entraine spécifiquement la perte d’expression de cxcr4b». Il en résulte que Neurog1 coordonne bien «la neurogenèse et la morphogenèse via Cxcr4b pour mettre en place l’identité et la forme de l’organe olfactif au cours du développement».