Des nageoires aux membres: l'apport de la génétique moléculaire du développement dans l'étude de l'évolution des morphologies chez les vertébrés

Abstract

Les cinq dernières années ont vu la découverte de plusieurs gènes impliqués dans la morphogenèse des membres des tétrapodes, permettant une nouvelle approche des mécanismes responsables de l'ontogenèse de ces structures complexes. En particulier, ces gènes peuvent servir d'outils pour réexaminer quelques aspects d'une des questions les plus discutées de ce siècle en paléontologie des vertébrés : le passage d'une nageoire ancestrale à des membres authentiques de tétrapodes, c'est-à-dire munis de ces éléments fascinants et indispensables que sont les doigts. Les comparaisons moléculaires entre poissons et mammifères renforcent le lien phylogénétique entre ces structures, pourtant d'apparence si différente, mais révèlent également des différences fondamentales. En particulier, l'étude des gènes Box d'un petit poisson téléostéen (le poisson-zèbre, Danio rerio) suggère un schéma de transition nageoire-membre dans lequel les extrémités des mains et des pieds (les doigts) sont des structures néomorphes produites par prolifération inégale de la partie postérieure et distale d'une nageoire-membre ancestrale.

Over the past few years, several genes involved in the development of the tetrapod limbs have been isolated and characterized. Thus, it becomes possible to study some of the developmental mechanisms responsible for the morphogenesis of these complex structures through a novel approach. Alternatively, these genes can be used as tools to examine, at the molecular level, some aspects of the fascinating question of the fin to limb transition. Such an approach provides additional facts which illustrate both the similarities and differences in the morphologies of these homologous structures. In particular, the study of zebrafish (Danio rerio) Hox genes suggests a scenario for the fin-limb transition in which the distal parts of the autopods (the digits) are neomorphic structures produced by unequal proliferation of the posterior part of an ancestral appendix. Such an asymmetric morphogenesis could be the reason why tetra-pods have their major limb axes bent anteriorly. towards their distal ends, while the homologous fin axis extends straight from proximal to distal.