- news
- 26-03-2026
Pourquoi les animaux présentent-ils des formes si diverses, même au sein d’un même groupe? En étudiant coraux, méduses et anémones, des scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE) et de l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) montrent que cette diversité s’explique en partie par les propriétés physiques des tissus, comme leur capacité à se contracter, s’étirer ou résister aux déformations. Ces caractéristiques permettent également de prédire la morphologie de ces animaux marins. Publiés dans la revue Cell, ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension de l’évolution des formes du vivant.
Les formes du vivant sont d’une diversité remarquable. Pour l’expliquer, les recherches se sont surtout concentrées sur la génétique. Si son rôle est central dans le développement, elle ne suffit pas à expliquer comment les tissus se plient, s’étirent et se réorganisent pour former un organisme spécifique. Ce processus, appelé morphogenèse, est notamment étudié dans l'équipe d’Aissam Ikmi, chef de groupe à l’EMBL Heidelberg et co-auteur de l’étude.
«La comparaison des génomes permet d’identifier des différences génétiques liées à la diversité des formes, mais elle ne permet pas de prédire la forme finale d’un organisme. Il faut comprendre comment les cellules agissent collectivement pour générer des forces mécaniques», explique le chercheur.
En mettant en lumière l’importance des liens entre gènes, forces mécaniques et morphologie, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour l’étude de l’évolution.
La collaboration avec le groupe de Guillaume Salbreux, professeur ordinaire au Département de génétique et évolution de la Section de biologie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, spécialiste de physique théorique et co-auteur de l’étude, a permis d’aborder la question sous l’angle de la mécanobiologie – soit le rôle des forces physiques dans les processus biologiques. Les scientifiques étudient ainsi comment la diversité des formes émerge à l’échelle des tissus, là où les cellules interagissent et génèrent des contraintes mécaniques.
Les forces sur les tissus façonnent la morphologie
Pour tester cette idée, l’équipe a étudié des cnidaires – un groupe incluant coraux, méduses et anémones – connus pour la variété de leurs formes malgré une organisation relativement simple. En combinant observations expérimentales et modélisation théorique, elle a identifié trois paramètres physiques clés des tissus, qui expliquent deux caractéristiques majeures de la morphologie: l’élongation (le degré d’étirement du corps) et la polarité (l’asymétrie entre différentes parties du corps).
En ajustant ces paramètres dans leur modèle, les scientifiques ont pu reproduire et prédire différentes formes de cnidaires observées dans la nature. Chaque combinaison de paramètres définit un «mécanotype», c’est-à-dire la combinaison de caractéristiques physiques propres à chaque espèce. «C’est à ce niveau que les changements moléculaires deviennent prédictifs de la forme», souligne Aissam Ikmi. «Nous pensons que l’évolution agit sur ces mécanotypes pour générer de nouvelles morphologies.»
Inspirés par les théories de D’Arcy Thompson, les scientifiques ont combiné des approches théoriques et expérimentales pour établir les «mécanotypes» comme les liens physiques entre les gènes et les formes corporelles. Sur l’image, on voit des coupes transversales de larves de Nematostella (à gauche) et d’Aiptasia (à droite), les curseurs en dessous représentant les modules mécaniques qui se combinent pour donner naissance au mécanotype d’un organisme. © Daniela Velasco/EMBL
L’équipe a ensuite testé cette hypothèse expérimentalement sur l’anémone de mer Nematostella. En modifiant certains paramètres mécaniques via des interventions génétiques, elle est parvenue à transformer la forme des larves. Des individus initialement allongés ont ainsi adopté une morphologie plus sphérique. «Ces expériences nous permettent de comprendre comment les propriétés mécaniques d’une espèce déterminent sa forme» souligne Nicolas Cuny, post-doctorant dans le groupe de Guillaume Salbreux et co-premier auteur de l’étude.
«Au-delà de ses résultats immédiats, l’étude confirme la pertinence d’une approche interdisciplinaire combinant biologie, physique et mathématiques. En mettant en lumière l’importance des liens entre gènes, forces mécaniques et morphologie, elle ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de l’évolution», conclut Guillaume Salbreux.
À propos du Laboratoire européen de biologie moléculaire (European Molecular Biology Laboratory - EMBL)
Le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) est le laboratoire européen pour les sciences de la vie. Il assure la direction et la coordination des sciences de la vie à travers l'Europe, et sa recherche fondamentale de classe mondiale vise à trouver des solutions collaboratives et interdisciplinaires à certains des plus grands défis de la société.
L'EMBL forme des étudiant-es et des scientifiques, favorise le développement de nouvelles technologies et méthodes dans le domaine des sciences de la vie et offre une infrastructure de recherche de pointe pour un large éventail de services expérimentaux et de données.
L'EMBL est une organisation intergouvernementale qui compte 28 états membres, un membre associé et un membre potentiel. Sur ses six sites à Barcelone, Grenoble, Hambourg, Heidelberg, Hinxton près de Cambridge et Rome, elle cherche à mieux comprendre la vie dans son contexte naturel, des molécules aux écosystèmes.