Pendant l’embryogenèse, les cellules se consacrent progressivement à des destins différents grâce à un processus en deux étapes : la spécification suivie de la détermination. La spécification se démontre en prélevant un segment d’un embryon précoce, en cultivant “ de façon neutre ” le tissu in vitro, par exemple dans une boîte de Pétri avec un milieu simple, puis en observant les dérivés. Si la région cultivée donne naissance aux types de cellules qu’elle générerait normalement dans l’embryon, cela signifie qu’elle est spécifiée. En revanche, la détermination se produit si une région de l’embryon est prélevée et placée dans un environnement “ non neutre ”, comme dans une boite contenant un milieu complexe complété par une variété de protéines ou même une zone différente de l’embryon lui-même, et qu’elle génère toujours les dérivés attendus. La spécification et la détermination sont deux étapes séquentielles dans la voie de développement d’une cellule, qui précèdent l’étape finale de la différenciation, au cours de laquelle les tissus matures avec des morphologies et des fonctions uniques sont produites.
Pour étudier la spécification, les chercheurs doivent d’abord connaître les dérivés normaux des différentes régions d’un embryon. Pour ce faire, des cartes de destinée sont souvent utilisées, qui sont générées en colorant ou en marquant des cellules au début du développement embryonnaire, en cultivant des embryons entiers et en surveillant là où les cellules marquées se retrouvent. Par exemple, de telles techniques utilisées dans le poulet ont démontré que des régions distinctes situées hors du centre dans l’embryon (aux emplacements d’environ 9 heures et 3 heures) donnent naissance à des cellules de crête neurale, qui sont capables de migrer et de générer le système nerveux périphérique.
Fait important, ces zones destinées à la crête neuronale peuvent être excisées au cours des premiers stades de la gastrulation (lorsque l’embryon est transformé en une structure à trois couches), avant qu’elles ne commencent à exprimer des marqueurs protéiques ou des caractéristiques distinctes du type cellulaire. Lorsque tout tissu sous-jacent qui peut être une source de facteurs de signalisation est enlevé en grattant, et que ces explants sont cultivés dans des gouttes de collagène dans un milieu simple, ils génèrent des cellules exprimant des facteurs typiques de transcription de crête neuronale. Fait intéressant, on observe que certaines cellules migrent loin du corps du fragment de tissu, ce qui est une autre caractéristique de ce destin cellulaire. Ces expériences ont démontré que la spécification de la crête neurale se produit de manière précoce pendant le développement embryonnaire, et tandis qu’une grande partie de ce travail a été effectuée chez le poulet, des preuves plus récentes suggèrent un modèle semblable de spécification chez le lapin ; ces deux organismes sont utilisés comme modèles de développement embryonnaire humain.
Une fois que la spécification d’une région d’un embryon a été démontrée, les chercheurs souhaitent également déterminer la façon dont les signaux protéiques, et la position du tissu dans l’embryon lui-même, conduisent une cellule à suivre une voie de développement particulière. Pour la crête neuronale, les chercheurs ont déterminé qu’une combinaison de protéines, parmi lesquelles les protéines morphogenétiques osseuses et les facteurs de croissance du fibroblaste, émanant du tissu contigu ou sous-jacent à la crête neuronale prospective induisent ce destin cellulaire. De tels signaux, à leur tour, provoquent l’expression de protéines de spécification dans ces cellules, qui les lancent dans la voie de la crête neuronale.
