Organisme modèle
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Un organisme modèle est une espèce qui est étudiée de manière approfondie pour comprendre un phénomène biologique particulier, en supposant que les résultats de ces expériences seront partiellement valables pour la connaissance d'autres organismes. Cela est possible parce que les principes biologiques fondamentaux comme les voies métaboliques, régulatoires, et développementales, et les gènes qui déterminent ces processus, sont proches de ceux observés dans des cellules humaines, qui sont souvent plus difficiles à manipuler. Cette conservation des fonctions et des gènes apparentés est offerte par l'évolution biologique.
La majorité des organismes modèles doivent répondre à certains critères. Les espèces utilisées sont faciles à manipuler en laboratoire et doivent permettre une culture ou élevage facile d'un grand nombre d'individus. Ils doivent ainsi être relativement petits. Leur cycle de vie et temps de génération sont relativement courts (1.5 à 3 heures pour la levure, environ 8 semaines pour la souris). Les organismes eucaryotes utilisés sont (à l'exception de la levure) des organismes multicellulaires simples avec différents types de cellules. Le nombre total de cellules est petit et elles ont un développement stéréotypé. Leur gènes doivent permettre une étude génétique, suivre les lois de Mendel et permettre l'induction de mutations. Ils doivent être phylogénétiquement et taxonomiquement proches de l'Homme afin de pouvoir extrapoler les résultats obtenus d'un modèle à l'Homme.
L'utilisation d'organismes modèles est un outil de modélisation pour l'organisme humain, très complexe. Son utilisation permet de faire des avancées dans la compréhension des voies métaboliques et notamment des maladies sans avoir recours à des expériences sur l'Humain même lors des phases d'essais cliniques pour de nouveaux traitements. Les extrapolations d'un organisme à l'autre sont à faire avec précaution car l'utilisation d'organismes modèles n'est pas sans limites (exemple de la tragédie de la thalidomide, non testée sur des rates enceintes lors des essais). Pas tous les effets secondaires des traitements ne peuvent être connus, ainsi que les effets à long terme.
D'autres méthodes alternatives à l'expérimentation animale ont été mises au point grâce aux nouvelles technologies et méthodes plus avancées, comme la modélisation et simulation virtuelle, la culture de cellules in vitro ou non, des techniques d'imagerie médicale non invasives comme les IRM ou TEP scan. La mise en place et l'utilisation de ces nouveaux outils ont été motivées par des raisons éthiques, un coût d'élevage et d'entretien des animaux élevé ainsi que les limites présentées par les organismes modèles. Il n'y a cependant pas de substitut parfait à l'étude d'un organisme vivant aussi complexe que celui des humains.
Sélection
Les modèles sont des organismes choisis parce que la richesse la richesse de leur génome font d'eux de bons exemples pour représenter d'autres espèces et/ou phénomènes naturels qui seraient plus difficiles à étudier directement. Les recherches continues sur ces organismes se focalisent sur une grande variété de techniques expérimentales et objectifs sur plusieurs niveaux de biologie : de l'écologie, le comportement et les bioméchaniques jusqu'à l'échelle fonctionnelle des tissus individuels, organites et protéines. Les recherches sur l'ADN des organismes sont classées en modèles génétiques (avec des générations courtes comme la drosophile ou le nématode), modèles expérimentaux et modèles de répartition du génome, dans une recherche de la position dans l'arbre de l'évolution. Historiquement, les organismes modèles comprennent une poignée d'espèces aux données génomiques importantes, comme les organismes modèles NIH.
Organismes modèles importants
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- Escherichia coli (E. coli)
- Bacillus subtilis
- Mycoplasma genitalium
- Aliivibrio fischeri
- Synechocystis, une cyanobactérie photosynthétique
Eucaryotes unicellulaires
- Acanthamoeba castellanii
- Candida albicans
- Chlamydomonas reinhardtii
- Saccharomyces cerevisiae
- Schizosaccharomyces pombe
- Tetrahymena thermophila
Eucaryotes pluricellulaires
Plantes
- Arabidopsis thaliana
- Lotus japonicus
- Nicotiana tabacum
- Nicotiana benthamiana
- Medicago truncatula
- Riz (Oryza sativa)
- Muflier (Antirrhinum majus)
- Maïs (Zea mays)
- Physcomitrella patens
- Solanum lycopersicum
Champignons
- Arthrobotrys oligospora, une espèce de champignons de la classe des Orbiliomycetes, qui est un organisme modèle pour étudier les interactions entre nématodes et champignons carnivores
- Aspergillus nidulans
- Cunninghamella elegans, un champignon trouvé dans les sols et utilisé comme organisme modèle du métabolisme mammalien des xénobiotiques
- Neurospora crassa
Animaux Invertébrés
- Arbacia punctulata (Oursin) utilisé en embryologie
- Caenorhabditis elegans[1]
- Euprymna scolopes
- Drosophila melanogaster, célèbre sujet d'expériences génétiques par Thomas Hunt Morgan et d'autres. Facile à élever en laboratoire, générations rapides, mutations facilement inductibles, nombreuses mutations observables.
- Loligo pealei
Animaux Vertébrés
- Chien (Canis lupus familiaris)
- Cobaye (Cavia porcellus)
- Fugu (Takifugu rubripes)
- Macaque rhésus (Macaca mulatta)
- Opossum gris (Monodelphis domestica)
- Poisson zèbre[2] (Brachydanio rerio)
- Rat brun (Rattus norvegicus)
- Souris domestique (Mus musculus)
- Xénope (Xenopus laevis)
Certains mammifères ne sont utilisés comme modèles que dans des recherches bien spécifiques comme le rat dans l'étude de l'hypertension et le lapin ou le porc dans celle de l'athérosclérose[3].
Notes et références
- Riddle, Donald L.; Blumenthal, Thomas; Meyer, Barbara J.; and Priess, James R. (Eds.). (1997). C. ELEGANS II. Woodbury, NY: Cold Spring Harbor Press. (ISBN 0-87969-532-3). Full text available on-line
- Spitsbergen J.M. and Kent M.L. (2003). The state of the art of the zebrafish model for toxicology and toxicologic pathology research--advantages and current limitations. Toxicol Pathol. 31 (Supplement), 62-87. PubMed Abstract Link ⇒ .
- Vincent Thizeau, Les organismes modèles
