Pendant des années, les scientifiques se sont creusé les méninges pour comprendre comment ces délicats motifs en spirales, en arches et en boucles se forment. Mais voilà qu’un article publié le 9 février dans la revue Cell vient enfin résoudre cette énigme de longue date, révélant non seulement le processus de formation des empreintes digitales, mais aussi les gènes responsables. Et, il s’avère que nos empreintes si distinctives proviennent du même phénomène qui donne aux zèbres leurs rayures et aux léopards leurs taches.
Denis Headon, James Glover et leurs collègues, des biologistes du développement de l’Université d’Édimbourg, ont passé plusieurs années à étudier le développement et la maturation de la peau, avec un intérêt tout particulier pour les empreintes digitales. Ces dernières se forment avant la naissance et auraient évolué pour améliorer notre capacité à saisir des objets ou à en ressentir la texture. Pourtant, les scientifiques sont restés perplexes quant aux mécanismes réels par lesquels ces motifs distinctifs se développent. Comprendre ce processus pourrait aider à améliorer les thérapies pour les maladies congénitales humaines comme les dysplasies ectodermiques, explique Headon, voire même conduire à de meilleures façons de régénérer la peau.
Pour découvrir le fin mot de l’histoire, l’équipe de Headon a utilisé une panoplie de méthodes, allant de l’examen de tissus de souris et d’humains au microscope à la modélisation informatique, en passant par l’analyse de l’expression génétique de cellules uniques et la culture de groupes de cellules sur des plaques. Un travail titanesque qui a payé, puisque les chercheurs ont finalement découvert que les empreintes digitales commencent de manière très similaire aux follicules pileux, avec de petits disques de cellules sur l’épithélium qui activent des gènes pour une série de protéines comme EDAR et WNT.
Mais c’est là que les choses deviennent vraiment intéressantes. De légères différences dans l’expression des gènes empêchent les empreintes digitales de recruter des cellules des couches inférieures comme le font les follicules pileux. Au lieu de cela, ces différences semblent mettre en place un motif de Turing, nommé d’après le mathématicien anglais Alan Turing qui a le premier émis l’hypothèse de son existence. En 1952, Turing a suggéré que des motifs biologiques naturels comme les rayures ou les taches pouvaient se former en présence de deux molécules : un activateur lent et un inhibiteur rapide. Un peu comme dans une danse savamment orchestrée, l’activateur et l’inhibiteur sont toujours produits en proportion l’un de l’autre, et le système entier peut se propager à partir d’un seul point d’initiation.
Et c’est exactement ce que Headon et son équipe ont observé dans les empreintes digitales. Les protéines WNT et EDAR agissent comme des activateurs qui créent des crêtes dans la peau en formation, tandis que les protéines BMP agissent comme des inhibiteurs. Le motif semble commencer à trois endroits chez l’homme : près de l’ongle, vers le centre du bout du doigt et près du pli de la première phalange. Au fur et à mesure que le motif de Turing mûrit, les crêtes des empreintes digitales se propagent alors sous forme d’une série d’ondes à partir de ces sites d’initiation, se rencontrant finalement au milieu pour former le motif unique d’empreintes digitales avec lequel chacun de nous est né.
Qui aurait pensé que nos empreintes digitales étaient le fruit d’un processus mathématique complexe, à l’instar des rayures des zèbres ou des taches des léopards ? La nature ne cesse de nous étonner. Et maintenant que ce mystère est résolu, les scientifiques espèrent pouvoir un jour reprogrammer le processus pour créer des follicules pileux ou des empreintes là où il n’y en avait pas auparavant, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles thérapies pour les maladies congénitales ou la régénération médicale.
Mais au-delà des applications pratiques, il y a aussi une valeur intrinsèque à en apprendre davantage sur les nombreuses façons dont les motifs de Turing apparaissent et relient la vie sur Terre, et sur les subtiles manières dont ils peuvent conduire à une si grande variété de formes. Comme le dit si bien James Glover, “à partir de là, on peut acquérir une compréhension plus large de la façon dont les motifs se forment en biologie”. Et ça, c’est beau. Presque autant que nos empreintes digitales.
https://www.the-scientist.com/finally-scientists-uncover-the-genetic-basis-of-fingerprints-70983
