Une empreinte digitale est à la fois complexe et unique, et c’est pourquoi elle fascine les scientifiques depuis si longtemps. De nouvelles recherches révèlent les détails relatifs à leur formation et comment leur variabilité caractéristique est atteinte au cours du développement embryonnaire.
Étude : La base de développement de la formation et de la variation des motifs d’empreintes digitales. Crédit d’image : Derek Hatfield/Shutterstock
Introduction
On ne sait pas grand-chose sur la façon dont les empreintes digitales se forment dans leurs motifs complexes. Les empreintes digitales se trouvent sur la peau du côté palmaire des doigts et du côté correspondant des orteils. Ils ajoutent de la friction à la peau, contribuant à une meilleure adhérence mais aidant également à mieux distinguer les textures.
Sur les doigts, on voit que les deux premiers tiers de la peau portent des crêtes transversales. La peau sur la phalange terminale, cependant, affiche des motifs complexes qui ont été utilisés pendant plus de deux siècles pour établir l’identité d’un individu. Les motifs les plus fréquemment observés incluent les arcs, les boucles et les verticilles, mais d’autres, comme les tri-rayons, sont également observés.
Cependant, les facteurs déterminant la formation du motif de crête primaire restent flous. L’étude actuelle, publiée dans la revue Celluleexplore la base sous-jacente du développement des empreintes digitales d’une manière unique chez chaque individu.
Qu’a montré l’étude ?
Les empreintes digitales sont des excroissances épithéliales ou des crêtes dans lesquelles le développement des follicules pileux est écourté.
Cela se produit en raison du développement altéré des placodes épithéliales en raison de la signalisation EDAR et WNT. Les placodes ne recrutent pas de cellules mésenchymateuses et ne forment donc pas de follicules pileux, contrairement à la peau du reste du corps. Les crêtes d’empreintes digitales manquent donc de marqueurs de follicules pileux tardifs.
Ainsi, les appendices épithéliaux partagent un ensemble précoce commun de marqueurs, suivi d’une divergence lorsqu’ils s’éloignent.
Les chercheurs ont découvert que dans l’embryon, les crêtes d’empreintes digitales apparaissent tôt. Ils commencent au centre et à l’apex de la phalange terminale et s’écartent à mesure que le doigt grandit. Ces crêtes ne semblent pas résulter d’un encombrement et d’une déformation mécanique de l’épithélium, mais sont produites de manière autonome par l’épithélium lui-même plutôt que sur la base d’un moteur externe.
Les voies WNT et EDAR, contrebalancées par les voies BMP, développent un système de réaction-diffusion de Turing via un réseau de signaux. Cela entraîne une croissance épithéliale élevée dans des régions localisées, formant des bandes d’épithélium proliférant dans l’épithélium basal, recouvertes par une couche suprabasale épaissie qui a subi une différenciation inhabituellement rapide. Cela forme les crêtes d’empreintes digitales.
« Répondre à cette condition d’un épithélium basal prolifératif mou sous une canopée suprabasale sus-jacente plus rigide est suffisant pour expliquer la décroissance de la crête dans l’épithélium palmaire. »
Les premières crêtes épithéliales à devenir des empreintes digitales peuvent être observées vers le 13e semaine de gestation sur les coussinets du bout des doigts. Ensuite, la formation de crêtes progresse sur la peau palmaire, suivie de la formation de glandes sudoripares à partir des parties les plus épaisses, à compléter à la semaine 17. Des crêtes plus petites se forment alors entre les crêtes primaires mais ne poussent pas vers le bas, contrairement à ces dernières.
La peau surélevée au-dessus des crêtes primaires porte un réseau de pores des glandes sudoripares tout en haut, car les glandes sudoripares commencent à se développer une fois que la crête a atteint sa profondeur maximale.
Le modèle est sélectionné à la semaine 15, dépendant indirectement de la longueur des doigts et de la forme et de la taille des coussinets du bout des doigts, fixés à peu près à cette époque. Les espaces entre les crêtes consécutives des empreintes digitales sont déterminés par les interactions entre la signalisation WNT et BMP. Ce dernier inhibe l’activité WNT et la formation de crêtes.
Le motif lui-même, de tourbillons, de boucles et de cercles, est dû à l’initiation de la formation de crêtes à partir de différents sites sur la face palmaire des doigts.
Les sites d’initiation sont déterminés par ces voies de signalisation ainsi que les caractéristiques anatomiques des doigts eux-mêmes. À partir de ces sites, se produisent des vagues de prolifération épithéliale qui se propagent vers l’extérieur jusqu’à ce qu’elles rencontrent d’autres vagues provenant de points adjacents.
« La propagation et la rencontre de ces ondes [determine] le type de motif qui se forme. »
Ainsi, la formation de motifs d’empreintes digitales se produit via un système dynamique commençant à plusieurs sites séparés dans l’espace. Les plis de la paume et des doigts ne portent pas de crêtes épithéliales en raison de l’inhibition par les changements causés par la couche suprabasale nettement plus mince à ces sites, couplée à leur mouvement constant.
Étude: La base de développement de la formation et de la variation des motifs d’empreintes digitales. Crédit d’image : Giuseppe Flandoli/Shutterstock
Quelles sont les implications ?
« S’appuyer sur un système de structuration dynamique déclenché sur des sites spatialement distincts génère les types caractéristiques et la variation sans fin des modèles d’empreintes digitales humaines. »
Le système de modelage est sensible aux caractéristiques anatomiques des doigts, y compris la limite séparant la peau palmaire de la peau dorsale, la taille et la forme du coussinet palmaire et les plis de flexion. A cela s’ajoutent des différences aléatoires et le développement des glandes sudoripares.
Des recherches supplémentaires pourraient découvrir d’autres facteurs et inhibiteurs impliqués dans ce système et comprendre la formation des empreintes digitales et des caractéristiques associées de la peau, avec une signification médicale et médico-légale.
