Intérêt de la drosophile

La drosophile est l’un des organismes les plus étudiés en laboratoire par les biologistes. C’est un organisme modèle de premier choix dans de nombreux axes de recherche. La drosophile est un champ d’investigation nécessaire pour des recherches allant du développement, à l’étude des différents mécanismes cellulaires ou encore des phénomènes comportementaux communs à de nombreuses espèces. Ceci est particulièrement vrai pour l’étude du système nerveux. En effet, le cerveau de la drosophile est composé de neurones et de cellules gliales, comme ceux de la plupart des autres organismes. Les neurotransmetteurs permettant les diverses communications entre cellules sont conservés dans toutes les espèces. De plus, en dépit d’un nombre limité de cellules au sein de son système nerveux, la drosophile est néanmoins capable de produire des comportements complexes, mettant en jeu des capacités d’apprentissage et de mémorisation variées. Au-delà d’études fondamentales sur le fonctionnement du cerveau, la drosophile se révèle surtout comme un modèle de premier ordre pour l’étude de maladie neurodégénérative. Le développement de techniques de biologie moléculaire variées, permettant un contrôle spatio-temporel quasi absolu de l’expression de gène ciblé, permet de disséquer les mécanismes d’action et les voies métaboliques altérées par les dégénérescences. Ces approches sont possibles car 50% des gènes humains ont un orthologue chez la drosophile (Rubin, Yandell et al., 2000). Enfin plusieurs études de maladie humaines ont été effectuées chez la drosophile, grâce à des approches transgéniques, en insérant dans le génome de la drosophile des gènes humains mutés ou non. Ainsi la liste des maladies touchant l’espèce humaine étudiée chez la mouche s’agrandit chaque année et inclut désormais également les maladies de Parkinson, Alzheimer, Huntington, et beaucoup d’autres (revue Bier 2005).

De nombreux groupes ont comparé les liens évolutifs entre vertébrés et invertébrés. L’idée qui date de Darwin et qui considère que tous les êtres vivants descendent d’un ancêtre commun, LUCA (Last Universal Common Ancestor), laisse à penser que les grandes fonctions biologiques sont partagées par tous les organismes. En effet la plupart des voies de signalisation qui permettent leur développement, les principes de communication entre cellules ou neurones (sans oublier l’essence même de la vie l’ADN et l’ARN) sont partagés par tous les êtres vivants malgré les millions d’années d’évolution qui nous séparent de l’ancêtre commun. Or si une telle conservation existe dans les grands fonctionnements, c’est parce qu’il existe une très grande conservation des gènes au cours de l’évolution. Mais pour pouvoir réellement comparer les génomes, il faut avant tout les avoir séquencés. 2001 fut une année à marquer d’une pierre blanche, pour la recherche et la médecine en général, mais surtout pour les études génétiques. En effet c’est au cours de cette année que la compagnie Celera de Craig Venter acheva le séquençage du génome humain (Venter, Adams et al., 2001). Même si de nombreuses polémiques éclatèrent entre différents consortiums concernant la reconstruction du génome humain, qui à l’époque n’était qu’une ébauche, c’est-à-dire des séquences brutes non agencées, la séquence complète a été terminée en 2004 par un consortium international public. Néanmoins l’objectif initial n’était pas de séquencer les quelques 3 milliards de paires de base, mais plutôt d’identifier les gènes, ainsi que les protéines codées et leurs fonctions. Mais savoir où se situe un gène, connaître l’identité de la protéine, son patron d’expression, ne sont pas des données suffisantes pour identifier sa fonction et encore moins pour définir son rôle dans différents mécanismes moléculaires et cellulaires. Il est alors indispensable de passer par un organisme modèle pour l’étudier. Le génome de la levure a été séquencé en 1996, celui du ver Caenorhabditis elegans en 1998 (1998; Bargmann 1998), celui de la drosophile en 2000 (Adams, Celniker et al., 2000), et celui de la souris en 2002 (Marshall 2002). Le génome humain présente 80 % de similitude avec celui de la souris et 60 % avec celui de la drosophile.

La drosophile est un cobaye exceptionnel en génétique et ce pour de nombreuses raisons. Elle est très facile à élever en laboratoire, et du fait de sa petite taille, des centaines de lignées différentes peuvent êtres stockés dans des étuves. De plus, comme il s’agit d’animaux à sang froid, son cycle de génération dépend de la température. A 18°C il faut compter 3 semaines pour obtenir la génération suivante, et seulement une douzaine de jours à 25°C. Comme la génétique s’intéresse à la transmission des caractères, il s’agit là d’un avantage indéniable par rapport aux mammifères comme la souris ou le rat. Les femelles peuvent pondre jusqu’à 500 oeufs en 10 jours, ce qui permet d’avoir largement assez d’individus et donc de matériel pour pouvoir travailler. Les larves de troisième stade ont dans leurs glandes salivaires des chromosomes polythènes géants qui permettent des analyses aisées de localisation chromosomique de protéine. Leur génome compact ne possède que 3 autosomes, et un chromosome sexuel. Les mâles n’effectuant pas de recombinaison, les études génétiques en sont alors grandement facilitées. Les « outcross » s’effectuent alors uniquement chez les femelles. Enfin, et c’est le point le plus important, les techniques de transformation génétique associées au développement de la biologie moléculaire permettent aux scientifiques de manipuler quasiment à leur guise le génome de la drosophile. Il est possible de perturber l’expression d’un gène, soit par l’insertion de mutation ponctuelle avec des agents.