Différenciation

La différenciation cellulaire est le processus par lequel une cellule acquiert une identité, une structure et des fonctions spécialisées. Elle transforme des cellules initialement proches en types distincts, par exemple neurones, myocytes, entérocytes ou cellules branchiales. Elle repose surtout sur des programmes différents d’expression des gènes, sans modifier en général la séquence du génome partagé par les cellules somatiques.

Détermination d’une identité cellulaire

Au cours du développement, des signaux produits par les cellules voisines, des gradients de molécules et des propriétés héritées lors des divisions orientent progressivement le destin cellulaire. Des facteurs de transcription activent certains réseaux de gènes et en répriment d’autres. Les interactions entre ces réseaux, la structure de la chromatine, les modifications des histones et la méthylation de l’ADN contribuent à stabiliser l’identité acquise.

La différenciation associe ainsi plusieurs changements : composition en protéines, forme, métabolisme, polarité, capacité de communication et position dans le tissu. Elle ne se résume pas à l’arrêt de la division. Certaines cellules spécialisées continuent de proliférer, tandis que d’autres quittent durablement le cycle cellulaire. Le degré de spécialisation ne forme pas non plus une hiérarchie unique dans laquelle un neurone serait nécessairement « plus différencié » qu’une cellule musculaire ou épithéliale.

Développement, renouvellement et plasticité

La différenciation construit les tissus de l’embryon, puis participe à leur croissance et à leur renouvellement. Chez les poissons, elle intervient notamment dans la formation des somites, du système nerveux, de l’intestin, des branchies et des gonades. Les programmes varient selon l’organe, le stade et l’environnement hormonal.

Une cellule progénitrice possède un potentiel plus restreint qu’une cellule pluripotente, mais peut encore produire plusieurs types apparentés. Une cellule mature peut conserver une plasticité fonctionnelle, se dédifférencier partiellement après une lésion ou changer d’identité dans certaines conditions expérimentales. Ces possibilités dépendent du type cellulaire et ne rendent pas la différenciation uniformément réversible.

Comment elle est reconnue

L’identité différenciée se caractérise par un ensemble concordant de critères : morphologie, localisation, fonction, protéines exprimées et profil transcriptionnel. Un marqueur isolé indique rarement à lui seul un état complet. Dans les études sur le poisson-zèbre et d’autres modèles aquatiques, l’imagerie, le traçage de lignage et l’analyse de l’expression génique permettent de relier l’origine d’une cellule à son devenir.