Une étude dévoile les mécanismes responsables de l'expansion cutanée postnatale

Revu par Emily Henderson, B.Sc.29 avr.2020

Dans le tissu adulte, le nombre de cellules dans chaque tissu et organe reste constant, et toute nouvelle cellule produite par la division cellulaire doit être compensée par la perte d'autres cellules. En revanche, pendant la croissance postnatale, un excès de production cellulaire par rapport à la perte cellulaire est nécessaire pour générer l'excès de cellules qui assurent l'expansion tissulaire tout en maintenant la fonction tissulaire. On sait très peu de choses sur les mécanismes qui assurent la croissance postnatale de la naissance à l'âge adulte.

Dans cette nouvelle étude menée par le Pr Cédric Blanpain, Université libre de Bruxelles-ULB, directeur du laboratoire Cellules souches et cancer et investigateur Welbio, qui fait la couverture de ce numéro de Cellule, Sophie Dekoninck et ses collègues découvrent les mécanismes qui médient l'expansion cutanée postnatale. Cette étude a été réalisée en collaboration avec l'Université de Cambridge, Royaume-Uni (Pr B. Simons et E. Hannezo) et KU Leuven, Belgique (Pr T. Voet et A. Sifrim). En utilisant des approches multidisciplinaires combinant le traçage de la lignée, la cinétique de prolifération cellulaire, la transcriptomique unicellulaire et la modélisation mathématique, les chercheurs définissent les principes de conception qui sous-tendent l'expansion tissulaire postnatale.

En effectuant des études morphométriques de l'expansion de la peau postnatale combinée à une analyse clonale de traçage génétique, ils ont démontré que la peau de la queue de la souris s'est agrandie de 15 fois de la naissance à la taille adulte et ils ont enregistré le comportement de nombreux progéniteurs individuels du développement au fil du temps pendant le développement postnatal.

Les mesures de prolifération cellulaire ont indiqué que la division cellulaire diminuait progressivement avec le temps pendant la croissance postnatale.

Il était très surprenant de voir que la croissance tissulaire est obtenue grâce à un gain constant de nouvelles cellules par auto-duplication sur les cellules perdues et par une diminution progressive du taux de division cellulaire tout au long du développement postnatal. « 

Sophie Dekoninck, première auteure de l'étude

Les chercheurs suggèrent que ce principe de conception permet une croissance optimale des tissus, ce qui signifie que la peau se développe de manière robuste et linéaire, mais maintient également constante la proportion de cellules souches et de cellules différenciées garantissant l'intégrité de la fonction de barrière cutanée.

Pour approfondir les mécanismes moléculaires au-delà de l'hétérogénéité observée du comportement des progéniteurs développementaux, les chercheurs ont effectué un séquençage d'ARN unicellulaire des cellules de la peau sur des souris d'âges différents et ont analysé les progéniteurs développementaux, les cellules souches adultes et leurs descendants plus différenciés. « Ces données révèlent les caractéristiques moléculaires des progéniteurs du développement, qui consistent en une population très homogène qui prolifère et se développe activement tandis que la transition de la croissance des tissus à la vie adulte était associée à une hétérogénéité accrue des cellules souches et des progéniteurs, façonnant l'architecture et la fonction finales de la peau adulte. Ces données ouvrent la voie à de nouveaux projets fascinants dans le futur « , commente Cédric Blanpain, auteur principal de l'étude.

Enfin, les chercheurs ont découvert que l'orientation des divisions cellulaires des progéniteurs du développement était en corrélation avec l'orientation de la matrice extracellulaire du tissu sous-jacent. Ces données montrent que le microenvironnement extracellulaire influence l'orientation de la division cellulaire des progéniteurs du développement, qui contrôlent finalement la forme du tissu.

En conclusion, cette nouvelle étude révèle les mécanismes qui médient l'expansion tissulaire postnatale et montrent que les progéniteurs développementaux contrôlent l'optimalité de la croissance postnatale en maintenant une densité constante entre le progéniteur et les cellules différenciées, ce qui permet une expansion tissulaire harmonieuse tout en maintenant la fonction tissulaire.