Au cours des premières semaines de grossesse, le placenta en développement dans le ventre de la mère subit un changement radical. Les cellules individuelles fusionnent, formant une barrière continue qui passera les neuf prochains mois à transporter l'oxygène et les nutriments vers le fœtus en croissance tout en gardant le système immunitaire de la mère à distance. Lorsque cette structure ne se forme pas correctement, les grossesses présentent un risque plus élevé de complications, notamment de prééclampsie et de retard de croissance fœtale.
Aujourd'hui, les scientifiques de Scripps Research ont identifié un acteur clé dans la transformation du placenta : une molécule appelée galectine-3 qui se lie aux molécules de sucre situées sur des protéines spécifiques de la surface des cellules, maintenant probablement les cellules placentaires étroitement ensemble pour fusionner.
La recherche, publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences le 4 novembre 2025, non seulement éclaire un mécanisme important du développement placentaire, mais démontre également la puissance d'une nouvelle technique de cartographie des interactions éphémères entre les protéines et les sucres.
Nous avons pu vraiment zoomer et montrer qu'une protéine et sa modification en sucre sont essentielles à la biologie du placenta. Cela nous donne un nouvel aperçu fondamental de la biologie placentaire et pourrait éventuellement avoir des implications pour prévenir ou traiter les complications de la grossesse. »
Mia Huang, auteur principal, professeur de chimie à Scripps Research
Le placenta est essentiel à la grossesse, agissant comme site d'échange où l'oxygène et les nutriments passent de la mère au fœtus et où les déchets sont éliminés. Mais les mécanismes moléculaires précis qui construisent cet organe essentiel restent flous. Des études antérieures avaient montré des corrélations entre les niveaux de galectine-3 et les complications de la grossesse, mais les scientifiques ne savaient pas exactement ce que faisait la galectine-3 dans le placenta.
Les protéines à la surface des cellules sont souvent ornées de modifications complexes des chaînes de sucre qui aident les cellules à communiquer et à se reconnaître. La galectine-3 est ce qu'on appelle une protéine liant les glycanes, ce qui signifie qu'elle reconnaît spécifiquement et s'attache à certains modèles de ces chaînes de sucre.
Le laboratoire de Huang s'est tourné vers une technique qu'ils ont utilisée pour la première fois en 2020 pour déterminer quelles protéines décorées de sucre reconnaissent la galectine-3. Appelée étiquetage de proximité, cette approche agit comme une peinture moléculaire en aérosol ; Lorsque la galectine-3 se lie à une protéine, les molécules générées par une galectine-3 dérivée marquent de manière irréversible les protéines de la zone. Ensuite, les scientifiques peuvent travailler à rebours à partir des parties mises en évidence de la protéine pour trouver le site de liaison exact de la galectine-3.
Dans la nouvelle étude, Huang et ses collègues ont utilisé le marquage de proximité pour cartographier la liaison de la galectine-3 dans des cellules cultivées en laboratoire dérivées du tissu placentaire humain. Deux protéines se sont démarquées auxquelles la galectine-3 s'est systématiquement attachée : CD9 et l'intégrine bêta 1 (ITGB1). Lorsque les chercheurs ont retiré l’une ou l’autre protéine des cellules placentaires, celles-ci n’ont plus fusionné au cours du développement placentaire. Puis, lorsqu’ils ont étudié à quels sites spécifiques de la protéine CD9 la galectine-3 se liait, l’équipe a découvert un site de glycosylation non conventionnel.
« C'était vraiment excitant de trouver une séquence de glycosylation aussi rare », déclare la première auteure Abigail Reeves, étudiante diplômée de Scripps Research dans le laboratoire de Huang. « Cela souligne vraiment à quel point nous savons peu de choses sur ce type de glycosylation. Nous ne pouvons pas prédire avec une certitude absolue quels sucres décoreront une protéine et quelles protéines liant les glycanes reconnaîtront cette modification. »
L’équipe a également montré que les molécules de galectine-3 doivent se regrouper pour piloter la fusion cellulaire. Lorsqu’ils ont conçu la galectine-3 pour qu’elle soit incapable de se regrouper, les cellules placentaires n’ont plus fusionné.
« Nous pensons que ce qui se passe, c'est que la galectine-3 se lie à ces glycoprotéines CD9 à la surface des cellules et les rassemble toutes, créant cette structure rigide géante », explique Huang. Le processus prend environ 48 heures et le regroupement membranaire déclenche finalement la fusion des cellules, suggèrent les données.
La nouvelle étude s'ajoute aux preuves croissantes selon lesquelles les interactions individuelles entre les protéines et les chaînes de sucre peuvent avoir des effets importants sur la fonction cellulaire, ajoute Huang.
Les chercheurs travaillent maintenant à confirmer si le processus se produit dans le développement de placentas humains plutôt que dans des lignées cellulaires isolées. Cette idée pourrait éventuellement ouvrir la voie à de nouvelles façons de prévenir les complications de la grossesse en faisant office de médiateur pour la galectine-3. L’équipe prévoit également d’appliquer le marquage de proximité à d’autres types de cellules pour continuer à étudier le rôle des interactions protéine-sucre dans la biologie humaine.
Outre Huang et Reeves, les auteurs de l'étude, « La cartographie de l'interactome placentaire galectine-3 identifie CD9 et ITGB1 comme contre-récepteurs fonctionnels des glycoprotéines pendant la syncytialisation », incluent Gil-Suk Yang, Sabyasachi Baboo, Jolene Diedrich, Pranali Bedekar, Christopher Bratcher et John Yates III de Scripps Research ; et Shaheen Farhadi, Arun Wanchoo et Gregory Hudalla de l'Université de Floride.
Ce travail a été soutenu par un financement de la Burroughs Wellcome Foundation, du National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (NSF GRFP, NSF/DGE-2235200), d'une bourse d'études supérieures Skaggs de la Schimmel Family Foundation, des National Institutes of Health (R35GM142462, UM1AI144462, R01/R56AI113867) et de la Conrad Prebys Foundation Research Heroes. Programme.
