Les scientifiques de l’Université de Tohoku ont, pour la première fois, fourni des preuves expérimentales que l’adhésivité des cellules les aide à rester triées dans des compartiments appropriés pendant le développement. La façon dont les cellules s’agglutinent, appelée adhésion cellulaire, semble être rendue possible par une protéine mieux connue pour son rôle dans le système immunitaire. Les résultats ont été détaillés dans la revue Communications de la nature.
Les scientifiques observent depuis longtemps que les cellules non encore spécialisées se déplacent de manière à ce que les groupes de cellules destinés à un tissu spécifique restent ensemble. En 1964, le biologiste américain Malcolm Steinberg a proposé que les cellules ayant une adhésivité similaire se déplacent pour entrer en contact les unes avec les autres pour minimiser la consommation d’énergie, produisant une structure thermodynamiquement stable. C’est ce qu’on appelle l’hypothèse d’adhésion différentielle.
« De nombreux autres travaux théoriques ont souligné l’importance des différences dans l’adhésion de cellule à cellule pour séparer les populations cellulaires et maintenir les limites entre elles, mais cela n’avait pas encore été démontré dans les tissus épithéliaux d’animaux vivants », explique Erina Kuranaga du laboratoire de l’Université de Tohoku pour Histogenetic Dynamics, qui a dirigé les enquêtes. « Notre étude a montré, pour la première fois, que le tri cellulaire est régulé par des changements d’adhérence. »
Kuranaga et son équipe ont mené des expériences sur des pupes de mouches des fruits, constatant qu’un gène, appelé Toll-1, jouait un rôle majeur dans ce processus d’adhésion.
Lorsque les mouches des fruits se développent du stade larvaire immature à l’adulte mature, les cellules épithéliales formant des tissus, appelées histoblastes, se regroupent en plusieurs «nids» dans l’abdomen. Chaque nid contient un compartiment antérieur et un compartiment postérieur. Les histoblastes sont destinés à remplacer les cellules larvaires pour former l’épiderme adulte, la couche la plus externe qui recouvre les mouches. Les cellules de chaque compartiment forment des populations de cellules distinctes, elles doivent donc rester ensemble, avec une frontière distincte se formant entre elles.
À l’aide d’étiquettes fluorescentes, Kuranaga et son équipe ont observé que la protéine Toll-1 est principalement exprimée dans le compartiment postérieur. Sa fluorescence a également montré une frontière nette entre les deux compartiments.
D’autres recherches ont montré que Toll-1 remplit la fonction d’une molécule d’adhésion, encourageant des cellules similaires à se coller ensemble. Ce processus maintient la frontière entre les deux compartiments droite, corrigeant les distorsions qui surviennent lorsque les cellules se divisent pour augmenter le nombre.
Il est intéressant de noter que les protéines Toll sont surtout connues pour reconnaître les agents pathogènes envahissants, et on en sait peu sur leur travail au-delà du système immunitaire.
Nos travaux améliorent la compréhension des rôles non immunitaires des protéines Toll. «
Erina Kuranaga, Laboratoire de dynamique histogénétique de l’Université Tohoku
Elle et son équipe envisagent ensuite d’étudier la fonction d’autres gènes Toll dans les cellules épithéliales de la mouche des fruits.
La source:
Référence du journal:
Iijima, N., et coll. (2020) L’adhésion cellulaire différentielle mise en œuvre par Drosophila Toll corrige les distorsions locales de la limite du compartiment antéro-postérieur. Communications de la nature. doi.org/10.1038/s41467-020-20118-y.
