Nouvel atlas anatomique 3D de la grenouille griffe afrcaine augmente la compréhension des processus de développement et de métamorphose

16 juillet 2024

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par GigaScience

Un atlas anatomique 3D de l'organisme modèle Xenopus laevis (la grenouille africaine à griffes) est désormais disponible pour aider les chercheurs à comprendre le développement embryonnaire et la métamorphose, le processus intrigant par lequel un têtard se transforme en grenouille mature.

Le manque de disponibilité de ce type de données a considérablement limité la capacité d’évaluer et de comprendre ces processus complexes. Pour accroître l'accès et l'interactivité pour les chercheurs, les enseignants scientifiques et même les passionnés d'impression 3D, ces données ont été converties en fichiers numériques intégrables disponibles gratuitement pour une visualisation 3D avec Sketchfab et en fichiers d'impression 3D disponibles sur Thingiverse. Ce travail, ainsi que toutes les données disponibles, ont été publiés dans la revue GigaScience.

La grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis) est devenue un organisme modèle vertébré bien compris et polyvalent pour les études en biologie du développement et dans d'autres disciplines en raison de la disponibilité de plusieurs types de données, issues d'expériences fondamentales de transplantation dans le domaine de l'embryologie au début du XXe siècle. des siècles à nos jours utilisant une technologie de séquençage du génome de haute qualité.

Cette grenouille facile à reproduire est particulièrement adaptée aux études sur la réorganisation du plan corporel lors des grands changements qui se produisent lorsque le têtard se transforme en grenouille mature, un processus appelé métamorphose. Cependant, pour progresser dans une meilleure compréhension de ces processus, un type de données supplémentaire est grandement nécessaire.

Le Dr Jakub Harnos de l'Université Masaryk (République tchèque), l'un des principaux scientifiques de l'étude, explique qu'« il existe une lacune notable dans la disponibilité d'ensembles de données complets englobant les derniers stades de développement de Xenopus ».

Pour combler ce vide, l’équipe de chercheurs fournit désormais ces données manquantes. Les auteurs ont utilisé la microtomographie à rayons X, une technique d'imagerie 3D, pour créer un atlas anatomique afin de décrire plus précisément les multiples étapes du développement de X. laevis. En utilisant une analyse détaillée de leurs reconstructions 3D aux différents stades de développement, les auteurs ont pu identifier les principaux changements qui se produisent au cours des transformations anatomiques aux stades allant du têtard à la grenouille jusqu'à l'adulte mature.

Un exemple frappant des changements de forme qui peuvent être suivis de manière très détaillée grâce à ces nouvelles données à haute résolution est l'ajustement de la position des yeux de la grenouille en développement et le moment exact de ce changement. Au fur et à mesure du développement, la distance entre les yeux diminue progressivement.

"Cette adaptation s'aligne bien avec la stratégie de vie de la grenouille, passant d'un têtard aquatique avec des yeux latéraux à un adulte avec des yeux positionnés sur le dessus de la tête pour un mode de vie immergé, qui rappelle celui des crocodiliens", notent les auteurs.

L'intestin de la grenouille subit également un remodelage important lors de la métamorphose. Sur une période de 8 jours, l’intestin se raccourcit d’environ 75 % et le schéma d’enroulement change radicalement. Ce processus, difficile à étudier avec d’autres méthodes, peut être suivi en détail par microtomographie à rayons X réalisée par les chercheurs.

D'autres faits anatomiques présentés en haute résolution spatiale et temporelle par le nouvel atlas 3D sont les différences entre les grenouilles mâles et femelles (les femelles finissent par être plus grandes, dans l'ensemble) et le positionnement très subtil des dents de X. laevis, qui sont cachées. derrière l'arcade maxillaire.

«Notre étude fournit ouvertement toutes les données de microtomographie à rayons X, permettant ainsi à d'autres chercheurs d'étudier les tissus mous et durs avec des détails sans précédent dans ce modèle clé de vertébré», souligne le Dr Harnos.

Pour permettre aux scientifiques, aux enseignants et à la communauté de l'impression 3D d'accéder facilement aux modèles imprimables, une collection de 40 modèles 3D rendus en surface de l'atlas anatomique de Xenopus laevis est disponible sur la plateforme de conception Thingiverse. Les modèles numériques intégrables peuvent également être téléchargés à partir du site Web Sketchfab et sont visibles dans le document de recherche.

Plus d'informations : Jakub Harnos et al, Dévoilement de la dynamique de développement des vertébrés chez la grenouille Xenopus laevis à l'aide de l'imagerie Micro-CT, GigaScience (2024). DOI : 10.1093/gigascience/giae037

Informations sur la revue : GigaScience

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