Une étude, dont les résultats intitulés « Post-transcriptional regulation of transcription factor codes in immature neurons drives neuronal diversity » ont été publiés dans la revue Cell Reports, a permis de montrer que le destin morphologique individuel des motoneurones, en particulier quel muscle ils vont devoir innerver, est déterminé par l’expression combinée d’ARNm codant pour des facteurs de transcription (FT) et de gradients de protéines de liaison à l'ARN. Ces protéines de liaison à l’ARN déterminent pendant le développement quels ARNm sont traduits, produisant ainsi des codes de FT uniques à chaque motoneurone.

Alors que, chez l'animal, « chaque muscle est innervé par un câblage unique de terminaisons axonales provenant de motoneurones qui contrôlent le moment et l'intensité de la contraction musculaire », se pose la question de savoir « quel programme génétique permet aux motoneurones d’établir au cours du développement des connexions nerveuses avec des muscles spécifiques ».

Pour y répondre, le système locomoteur en charge de la marche chez la drosophile apparaît tout à fait adapté pour deux raisons majeures, car, d'une part, « les outils génétiques de cet organisme modèle permettent d’étudier avec précision les mécanismes biologiques au niveau cellulaire et à tous les stades de développement ainsi que chez l’adulte » et, d'autre part, ce système est très simple puisque « 70 motoneurones innervent 14 muscles dans chaque patte », ce qui facilite l'analyse.

Concrètement, cette étude, relayée par l' INSB, a analysé « comment 29 motoneurones, qui sont générés à partir d'une seule cellule souche, acquièrent des morphologies distinctes ». Pour cela, ont été identifiés « 19 Facteurs de Transcription (FT) exprimés en combinaison (code de FTs) dans les motoneurones immatures juste avant leur différenciation morphologique ». Ensuite, « à l'aide de manipulations génétiques et d'un nouvel outil bio-informatique », il a été observé « que les codes de FT sont progressivement établis dans les motoneurones immatures en fonction de leur ordre de naissance ».

De plus, l'analyse fonctionnelle de ces codes de FTs « révèle qu’ils sont nécessaires pour établir le connectome axone-muscle (connectome axone-muscle : ensemble de connections neuromusculaires) ». En comparant les patrons d'expression des ARN et des protéines de plusieurs FT, on voit « que la régulation post-transcriptionnelle joue un rôle essentiel dans la formation de ces codes de FT ».

Plus précisément, « deux protéines connues de liaison à l'ARN, Imp et Syp, exprimées en gradients opposés en fonction de l’ordre de naissance des motoneurones immatures, contrôlent la traduction de plusieurs FTs » de sorte que « la sensibilité variable des ARNm de ces FTs aux gradients d’expression opposés de Imp et Syp dans les motoneurones immatures décrypte ces gradients en codes de FT distincts qui établissent le connectome axone-muscle ».

Finalement, ce travail ouvre une piste pour mieux comprendre ce processus « et aider à résoudre les défauts de locomotion humaine, dus à des lésions ou à diverses maladies dévastatrices ».