Développement à régulation

Ses expériences à l'appui, Hans Driesch a postulé en 1909 que les cellules embryonnaires peuvent s'adapter à tout changement qui éloigne l'embryon de son développement normal telles que la délétion, le déplacement ou l'ajout d'un blastomère. Il y aurait donc un mécanisme permettant de faire la régulation des blastomères pour s'assurer que l'embryon arrive à se développer correctement malgré les changements qu'il peut subir. Sans l'appui de la génétique, Hans Driesch a avancé que les cellules ont un potentiel de totipotence, c'est-à-dire qu'elles possèdent la capacité de répondre aux besoins du reste de l'embryon pour être en mesure de former un individu normal. Les cellules seraient donc capables de régénérer le contenu des cellules qui ont été enlevées[1].

L'embryologie est une science qui a suscité plusieurs controverses au fil du temps. Cette science a été étudiée et développée à partir des années 1850 et pendant une centaine d'années sans aucune considération pour la génétique. Les gènes n'étaient donc pas pris en compte dans le développement des embryons. Des scientifiques tels que Hans Driesch, Sven Hörstadius et Hans Spemann ont quand même travaillé très fort pour faire avancer cette science sans l'apport de la génétique et la compréhension de la force des gènes dans le développement embryonnaire et ont apporté les bases de l'embryologie moderne. C'est notamment Hans Driesch qui, en 1909, amène la théorie du développement à régulation à la suite de ses expériences sur les oursins de mer. Au début, il continue de croire que les cellules ont un destin fixe dans le rôle de la formation, mais qu'elles possèdent aussi cette capacité de régulation capable de contrer les possibles anormalités au moment du développement. Plus tard, par contre, il rejette toute idée de destin fixe et croit en la présence d'une capacité de totipotence chez toutes les cellules comprises dans le développement des embryons[2]. C'est ainsi que les deux idéologies embryologistes ont commencé à s'opposer: le développement à régulation surtout associé au clivage radial ou indéterminé et le développement en mosaïque surtout associé au clivage spiralé[3].

Développement normal d'un embryon en haut du dessin et développement à régulation à la suite de l'ablation d'un blastomère (en noir) en bas du dessin.

Travaillant à la station biologique de Naples, Hans Driesch décide de faire son expérience sur une espèce en abondance dans cette région, soit l'oursin de mer Echinus microtuberculatus. Contrairement à son prédécesseur Wilhelm Roux, un autre embryologiste qui travaillait sur des grenouilles, Hans possède une méthode efficace pour séparer les blastomères des œufs d'oursin. Elle consiste à agiter fortement l'eau dans laquelle se trouvent les œufs. La séparation étant possible, Hans Driesch s'intéresse alors à la première division cellulaire chez les œufs d'oursin de mer fertilisés. Agitant de nombreux œufs d'oursin de mer au premier stade de la division cellulaire, il sépare les blastomères en deux pour ensuite les placer dans des pétris différents. Comme la seule théorie de développement connue de l'époque était le développement mosaïque, soit la théorie selon laquelle les cellules des embryons ont un destin déterminé d'avance, Hans Driesch s'attendait à avoir une moitié d'oursin dans chaque pétri, car les deux cellules se seraient divisées, formant les parties respectives de l'oursin. Contrairement à ses attentes, il s'est retrouvé avec des blastomères qui s'étaient développés en embryons normalement formés sauf pour la taille de ceux-ci qui était diminuée de moitié par rapport à leur taille normale. Certains de ces embryons étaient rendus au stade de blastulation et au stade larvaire. C'est après avoir refait l'expérience à plusieurs reprises qu'Hans Driesch se distance des idées des autres embryologistes pour apporter sa théorie du développement à régulation[2] - [4].

La théorie du développement à régulation a été révisée à plusieurs reprises, notamment par Klaus Sander en 1971 afin d'y ajouter le fait que le concept de régulation devrait faire référence à la flexibilité de l'embryon, c'est-à-dire que lorsque celui-ci est soumis à des expérimentations, il peut également faire diverger le destin des cellules en éloignant de la normale ou en se rapprochant de la normale. C'est donc la capacité de régulation qui est importante, et non pas la direction dans laquelle la régulation se fait. Sander a également amené l'influence de l'interaction des cellules embryonnaires dans le processus de régulation, entraînant une nouvelles séries d'expériences. Les expériences ne portent donc plus sur la présence de la capacité régulatrice chez une espèce, mais plutôt sur les gènes et l'impact de leurs signaux dans les cellules embryonnaires pour permettre la régulation de l'espèce[1].

Avec la découverte des nombreuses interactions cellulaires, il est devenu impossible d'avoir un modèle embryonnaire de développement mosaïque ou de développement à régulation. Le développement à régulation continue à faire partie de la science qu'est l'évolution et le développement comme une trace du passé de l'embryologie, mais il est passé date et étudié sous une forme adaptée à la génétique moderne. En effet, on parle maintenant de patron de développement d'un individu. Bien sûr, il y a encore de la régulation, mais celle-ci est maintenant associée à la flexibilité des cellules dans le patron de développement. Ainsi certaines cellules possèdent des capacités régulatrices, mais ce ne sont jamais toutes les cellules. Les expériences visent maintenant à déterminer les gènes et les signaux impliqués dans cette régulation comme c'est le cas pour des protéines comme Hedgehog qui envoient des signaux aux cellules sur de longues distances ou bien des protéines qui envoient des signaux à faible portée visant à modifier la fonction de cellules voisines[1]. Le développement à régulation est donc une notion qui fait maintenant partie d'un ensemble de principes de développement découverts grâce à la génétique, qui aura tout de même eu un impact sur l'embryologie et fait avancer la science.