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Rat Behavior and Biology : La mutation du rat dumbo et ses analogues humains

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La mutation du rat dumbo et ses analogues humains
(http://www.ratbehavior.org/DumboRatMutation.htm)


Auteur original : Anne Hanson (21 janvier 2010)
Traduction : Cécile Voisin (3 février 2011)
Correction : Charlotte Dumartin et Estelle Deyrieux
Retouche d'image : Nastasia Garsia Morais


Sommaire

Caractéristiques des rats dumbo

La mutation dumbo est apparue pour la première fois dans le commerce des animaux domestiques, et à l'heure où j'écris cet article, la communauté scientifique semble ignorer cette intéressante mutation. La mutation dumbo n'a pas encore été signalée, mesurée ou étudiée par les biologistes du développement ou les généticiens. Aucun papier n'a encore été publié sur cette mutation touchant les rats.

Ainsi, la liste des caractéristiques ci-dessous est entièrement anecdotique. Elle a été grappillée sur des descriptions de propriétaires de rats dumbo, et sur des descriptions de standards de rats dumbo venant d'organisations de rats domestiques. Cette liste est très informelle et imprécise. Tous les rats dumbo n'ont pas toutes ces caractéristiques :

Forme d'oreille : La mutation dumbo induit une large gamme de formes et de tailles d'oreilles. Les plus souhaitables pour les reproducteurs de rats sont les oreilles larges, rondes et basses. Mais la mutation dumbo peut aussi engendrer des oreilles froissées, tordues, fripées, racornies, déformées, étriquées, pointues, oblongues et tubulaires. Les oreilles peuvent être positionnées plus ou moins bas sur le crâne. Les oreilles peuvent aussi être asymétriques.

Forme du crâne : Le sommet du crâne peut être plat et large. Certains crânes de dumbo peuvent être concaves. Le crâne peut avoir un occiput (arrière du crâne) proéminent qui peut donner au rat une apparence bossue.

Mesures informelles de crânes de rats dumbo vs. rats standard


A. Dann (pers. comm.[1]) a mesuré la longueur, la largeur et la hauteur aux points maximums des têtes de 10 rats standard et 4 rats dumbo avec des compas, puis a converti les mesures en ratios (longueur/largeur, largeur/hauteur et longueur/hauteur) afin de contrôler la taille du rat dans son ensemble. Résultats :

Rats standard

Longueur/largeur Largeur/hauteur Longueur hauteur
Moyenne 1,75 1,07 1,88
Déviation standard 0,11 0,06 0,12


Rats dumbo

Longueur/largeur Largeur/hauteur Longueur hauteur
Moyenne 1,17 1,65 1,89
Déviation standard 0,22 0,27 0,19


Sur ces tableaux, le ratio longueur/hauteur semble être assez régulier entre les rats dumbo et standard, mais la tête des rats dumbo semble être relativement plus large que celle des rats standard. Échantillons d'un rat standard et d'un rat dumbo :

Longueur Largeur Hauteur
Standard 55 mm 32 mm 30 mm
Dumbo 55 mm 50 mm 30 mm


Notez que ces mesures sont informelles et que le nombre d'individus est trop petit pour pouvoir tirer des conclusions sur la population dans son ensemble. Cependant, c'est un premier pas intéressant vers les différences entre les crânes de rats dumbo et standard. Des études complémentaires seraient très intéressantes.

Forme de la mâchoire : Certains rats dumbo peuvent avoir une petite mâchoire inférieure.

Forme de l'œil : Certains rats dumbo peuvent présenter une différence de forme et de position des yeux (pers. comm.[1] Dann 2005).

Forme du corps : Le corps peut être trapu.

Mouvement d'oreille : Certains propriétaires signalent que les rates dumbo ne vibrent pas des oreilles quand elles sont en chaleurs (pers. comm. Dann 2005).

Tempérament : Les rats dumbo sont réputés pour avoir un tempérament calme et docile.

Analogues humains de la mutation dumbo

Il existe plusieurs anomalies humaines très similaires à la mutation dumbo des rats.

Le syndrome de Treacher Collins : Caractérisé par de petites oreilles déformées, une petite mâchoire, de petites pommettes, un petit visage et une large bouche. La petite mâchoire peut pousser la langue de taille normale dans la gorge, obstruant les voies respiratoires. Le Treacher Collins peut aussi entraîner une perte de l'audition. Ce syndrome n'affecte pas l'intelligence de l'enfant. Il est causé par une mutation héréditaire ou spontanée du gène TCOF1 situé sur le chromosome humain 5tq31-q34 (Dixon et al. 1991, Dixon 1996, Edwards et al. 1997, Horiuchi 2004) (article de l'OMIM).

La Dysostose acrofacial type Nager : Similaire au Treacher Collins. Caractérisé par des joues plates, des yeux tombants, une absence de cils, des oreilles basses cupuliforme[2] et une très petite mâchoire inférieure. Peu inclure des malformations des pouces et des avants-bras, et des anomalies cardiaques et génito-urinaires (article de l'OMIM).

Le Syndrome de DiGeorge : Caractérisé par des oreilles basses, une forme anormale de l'oreille externe, une petite mâchoire, les deux yeux orientés vers le haut ou vers le bas, une petite lèvre supérieure, une petite bouche. Petite taille et difficultés d'apprentissage plus ou moins élevées. Caractérisé intérieurement par une petite glande parathyroïde, une glande thyroïde petite ou absente, et des malformations cardiaques. Causé par des coupures sur le chromosome 22q11.2 (Demczuk et Aurias 1995, Gong et al. 1996), ce qui élimine plusieurs gènes-candidats comme TUPLE1 et Tbx1 (Jerome et Papaioannou 2001) (article de l'OMIM).

Le Syndrome de Goldenhar : Syndrome très variable caractérisé par une malformation ou une absence d'oreille, des anomalies de l'oreille moyenne et/ou interne, de petites mâchoires inférieures et supérieures, de petites pommettes, une petite base du crâne, une large bouche, un développement incomplet de certains muscles du visage, de petits yeux, une absence de tissu de la paupière supérieure, et/ou des anomalies de la colonne vertébrale. La plupart des cas sont asymétriques avec une moitié du corps plus affectée et l'autre moitié moins affectée, voire pas du tout affectée. La plupart des cas sont spontanés mais certains sont héréditaires comme un dominant autosomique (article de l'OMIM).

Quels sont les points communs entre ces syndromes ?


Les syndromes listés ci-dessus appartiennent tous à un sous-ensemble d'anomalies cranio-faciales appelées anomalies de l'arc branchial. Tous sont causés par des problèmes de développement des structures dérivées des arcs branchiaux (ou pharyngiens).

Que sont les arcs branchiaux ?

Les arcs branchiaux sont des structures appariées qui grandissent de chaque côté de ce qui sera la tête et le cou de l'embryon qui se développent et qui fusionnent à la ligne médiane. Les arcs branchiaux se développent par la portion céphalique (tête) de la crête neurale (Fukiishi et Morriss-Kay 1992), qui est un tissu qui longe le dos de l'embryon et donne naissance à un grand nombre d'organes. Les arcs branchiaux produisent le cartilage, les os, les nerfs, les muscles, les glandes et les tissus conjonctifs du visage et du cou.

Les embryons de mammifères ont cinq paires de ces arcs branchiaux. Les deux premières paires donnent naissance aux os, aux muscles et aux nerfs de l'oreille, de la mâchoire et de la partie supérieure du cou. Plus précisément, la première paire d'arcs branchiaux donne naissance à deux des os de l'oreille moyenne (incus et malleus), à la mâchoire inférieure, aux nerfs et aux muscles impliqués dans la mastication, et aux muscles de l'oreille et du voile du palais.

La seconde paire d'arcs donne naissance à un os dans l'oreille moyenne (stapes), à la majorité de l'oreille externe, aux muscles de l'expression faciale, aux muscles de la mâchoire et du cou supérieur, à une partie de l'os au dessus du larynx, et au septième nerf facial. Les trois dernières paires d'arcs donnent naissance aux os, aux muscles, aux glandes (thymus, thyroïde) du cou et à la voie d'éjection du cœur.

Tout ce qui bouleverse le développement des premier et second arcs branchiaux entraînera un développement anormal de certaines parties du visage. Un bouleversement implique n'importe quelle perturbation de la production, de la croissance ou du mouvement des cellules de l'arc au cours du développement : par exemple, une migration insuffisante de cellules de la crête neurale dans les arcs branchiaux. Un bouleversement peut être causé par une mutation dans l'un des gènes impliqués dans le développement de ces arcs, ou par des facteurs externes comme les tératogènes lors de la grossesse.

Lorsque le développement du premier et second arc branchial est perturbé, les arcs se développent anormalement, donnant naissance à diverses malformations cranio-faciales : les malformations de l'oreille externe, du canal auditif, de l'oreille moyenne, des pommettes, des mâchoires supérieures et inférieures, des muscles faciaux et des nerfs des expressions faciales (voir aussi Jacobsson et Granstrom 1997).

Exemples de gènes impliqués dans le développement d'un arc branchial


Le TCOF1 est l'un des gènes impliqués dans le développement d'un arc branchial. Sa protéine, Treacle, est exprimée plus intensément dans le premier arc branchial en période de développement cranio-facial critique, incluant la formation et la fusion des arcs branchiaux avec le reste du visage (Dixon et al. 1997). La protéine treacle est impliquée dans la production d'ARN ribosomique dans les préfusions des plis neuraux au début de l'embryogenèse (Valdez et al. 2004).

Un autre de ces gènes est le TBX1, dont la production a une large gamme de fonctions. Il régule la migration des cellules de la crête neurale dans l'arc branchial postérieur, stabilise le bon modèle structurel de l'oreille moyenne et interne durant leur développement, régule le début du développement des muscles de la mâchoire et du cou, contrôle le bon formatage des cellules de la mâchoire, supporte la bonne prolifération des cellules destinées à devenir une partie de la voie d'éjection cardiaque, et est requis pour la formation et la division entre l'aorte et l'artère pulmonaire (Moraes et al. 2005, Kelly et al. 2004, Xu et al. 2004).

Une anomalie de l'arc branchial peut-elle être provoquée ?

Oui.

Plusieurs tératogènes peuvent entraîner des oreilles basses et d'autres malformations des oreilles chez les rats, les souris et les hamsters. Les rétinoïdes (comme l'acide rétinoïque et la vitamine A), le cyclophosphamide et l'isotrétinoïne (Accutane) administrés durant la grossesse donnent naissance à une suite d'anomalies de l'oreille, l’œil, les mâchoires supérieure et inférieure, et le palais, ressemblant au Treacher Collins et à d'autres syndromes du premier et second arc branchial (Emmanouil-Nikoloussi et al. 2000, Granstrom 1990, Granstrom et Kirkeby 1990, Granstrom et al. 1991, Jarvis et al. 1990, Mallo and Gridley 1996, Padmanabhan et Singh 1984, Poswillo 1975, Wiley et al. 1983).

Le diabète mellitus lors de la grossesse peut aussi causer des malformations congénitales par un développement réduit des cellules de la crête neurale. De telles malformations incluent des oreilles basses, une petite mâchoire, un thymus, une thyroïde et une parathyroïde de petite taille, et des anomalies du cœur et des grands vaisseaux. Ces malformations sont très similaires au syndrome DiGeorge chez les humains (Siman 1997, Siman et al. 2000).

Les autres animaux présentent-ils des anomalies du premier et second arc branchial ?

Oui.

Souris : Les oreilles basses (Lse[3]) sont une anomalie de l'arc branchial chez les souris qui est caractérisée par des oreilles mal-formées et mal-positionnées et des défauts de l'œil. Les souris Lse ont aussi une croissance réduite après la naissance et une viabilité réduite (Theiler et Sweet 1986). Le gène Lse chez les souris est situé sur le chromosome 7 (Eric et al. 1999).

Otani et al. (1991) signalent l'apparition spontanée de petites oreilles, certaines d'entre elles étant basses, dans une lignée de souris transgéniques. L'anomalie était asymétrique. Les souris affectées avaient aussi des anomalies de l'oreille moyenne, de la base crânienne, de la mâchoire supérieure, et des structures branchiales. L'anomalie était transmissible en tant qu'autosomique dominante, homozygote létale. On a retracé l'origine de l'anomalie de l'oreille qui est un sous-développement du second arc branchial durant les 9ème et 10ème jour de gestation, dû à un bouleversement du mésenchyme et une hémorragie dans la région du premier et du second arc branchial. L'origine de l'anomalie a été trouvée dans une mutation du chromosome 10, B1-3, sur un site nommé Hfm (Cousley et al. 2002, Naora et al. 1994).

Chiens : Haworth et al. (2001) ont étudié le TCOF1, le gène homologue du Treacher Collins chez les humains, chez 13 races de chien. Ils ont découvert que le TCOF1 a neuf variantes chez les chiens. L'une de ces variantes (C396T) est associée à un crâne large et une petite gueule (brachycéphalie) chez les chiens. Les auteurs suggèrent que cette mutation n'est arrivée qu'une seule fois dans l'histoire de la domestication des chiens.

La mutation dumbo est-elle une anomalie de développement du premier et deuxième arc branchial ?

Personne ne connait la réponse avec certitude car la mutation dumbo n'a jamais été étudiée en laboratoire.

Cependant, il y a de grandes similarités entre les caractéristiques des rats dumbo et les caractéristiques cliniques des syndromes du premier et second arc branchial chez les humains. Le rat dumbo a des oreilles mal-formées et mal-positionnées, une éventuelle petite mâchoire, d'éventuelles différences dans la forme et la position des yeux, et un éventuel sous-développement des muscles qui font bouger les oreilles ou des nerfs qui les contrôlent, tout cela évoque fortement une anomalie du premier et second arc branchial.

Cela n'est pour l'instant qu'une hypothèse, bien sur. La réponse devra attendre de futures investigations de généticiens et de biologistes du développement. Les rats dumbo pourraient se révéler des modèles potentiels pour les anomalies humaines du premier et du second arc branchial.

Mars 2005.

Mise à jour 2010

Mise à jour, 2010 : Il semblerait que la mutation dumbo soit effectivement une anomalie de développement du premier arc branchial !

Katerji et al. (2009) ont examiné le développement cranio-facial des rats dumbo. Ils ont découvert que les rats dumbo présentent des défauts quantitatifs dans les structures provenant du premier arc branchial : des perturbations dans le développement du cartilage et le début de l'ossification.

Ils ont examiné l'expression des gènes Msx1 et Dlx1 chez le rat dumbo durant la morphogenèse cranio-faciale. Les gènes homéotiques Msx et Dlx sont exprimés à différents moments et à différents emplacements du développement du premier arc branchial, où ils accomplissent divers rôles.

Les auteurs ont découvert que les gènes Msx1 et Dlx1 s'expriment significativement moins durant la morphogenèse du rat dumbo que du rat témoin, indiquant que ces gènes pourraient être à la base du phénotype dumbo.


Lectures complémentaires

Anomalies branchiales, du Texas Pediatric Otolaryngology Center
Syndromes du premier et du second arc branchial, par la Foundation for Faces of Children




Notes de traduction

  1. 1,0 et 1,1 signifie "personnal communication", c'est à dire que l'information n'est pas de source officielle
  2. en forme de cupule, c'est-à-dire de petite coupe
  3. acronyme de low-set ears