La formation d’un organisme multicellulaire commence par une petite collection de cellules similaires dans un embryon et procède par division cellulaire continue et spécialisation pour produire une communauté entière de cellules coopérantes, chacune ayant son propre rôle dans la vie de l’organisme. Grâce à la coopération cellulaire, l’organisme devient beaucoup plus que la somme des parties qui le composent.

Un ovule fécondé se multiplie et produit toute une famille de cellules filles, dont chacune adopte une structure et une fonction en fonction de sa position dans l’ensemble de l’assemblage. Toutes les cellules filles contiennent les mêmes chromosomes et donc la même information génétique. Malgré cet héritage commun, les différents types de cellules se comportent différemment et ont des structures différentes. Pour qu’il en soit ainsi, ils doivent exprimer différents ensembles de gènes, de sorte qu’ils produisent des protéines différentes malgré leurs ancêtres embryologiques identiques.

Pendant le développement d’un embryon, il ne suffit pas que tous les types de cellules que l’on trouve dans l’individu pleinement développé soient simplement créés. Chaque type de cellule doit se former au bon endroit, au bon moment et dans la bonne proportion ; sinon, il y aurait un fatras de cellules assorties au hasard ne ressemblant en rien à un organisme. Le développement ordonné d’un organisme dépend d’un processus appelé détermination cellulaire, dans lequel des cellules initialement identiques s’engagent dans des voies de développement différentes. Une partie fondamentale de la détermination cellulaire est la capacité des cellules à détecter différents produits chimiques dans différentes régions de l’embryon. Les signaux chimiques détectés par une cellule peuvent être différents des signaux détectés par les cellules voisines. Les signaux qu’une cellule détecte activent un ensemble de gènes qui indiquent à la cellule de se différencier en fonction de sa position dans l’embryon. Le jeu de gènes activé dans une cellule diffère du jeu de gènes activé dans les cellules qui l’entourent. Le processus de détermination cellulaire nécessite un système élaboré de communication de cellule à cellule dans les embryons précoces.

Bruce M. Alberts.