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Des cellules en chair et en microtubules !

 

Les chercheurs de l’équipe « Polarité et morphogénèse » à l’Institut Jacques Monod (UMR7592 CNRS, Paris) ont travaillé sur un organisme entier de drosophile en développement pour étudier l’importance de la réorganisation des microtubules, qui constituent le squelette interne de la cellule, sur la formation d’organes. Leurs travaux ont été publiés dans Developmental Cell le 18 mai 2010.

 

Les cellules des différentes parties de notre corps présentent des caractéristiques et des formes spécifiques qui dépendent de leur structure cellulaire interne. L’organisation intracellulaire est flexible et doit s’adapter aux changements de l’environnement. Elle est sous le contrôle d’un remarquable réseau de différents filaments qui constituent le squelette interne de la cellule. Parmi ces filaments, les plus importants sont les microtubules. Ils sont capables de croître et de décroître, générant ainsi les forces nécessaires aux modifications de forme des cellules. Les microtubules se comportent également comme des « rails » permettant le mouvement de particules au sein de la cellule, lui offrant ainsi la possibilité de s’adapter à son environnement.

L’équipe dirigée par Antoine Guichet à l’Institut Jacques Monod (IJM) a utilisé le système respiratoire de l’embryon de drosophile comme modèle d’étude pour révéler un nouveau mécanisme qui régule la réorganisation des microtubules au cours de la formation de ce système. Véronique Brodu, Antoine Guichet et leurs collaborateurs ont démontré que cette réorganisation est coordonnée par un mécanisme en deux étapes. Dans un premier temps, les composants de nucléation de microtubules sont relargués du centrosome sous l’action de l’enzyme Spastin. Dans un deuxième temps, la protéine transmembranaire Piopio permet l’ancrage de ces composants au cortex apical de la cellule. Ce mécanisme a pour conséquence de conduire au changement de lieu de nucléation des microtubules, du centrosome vers la partie apicale des cellules du système respiratoire.

Les chercheurs ont par la suite montré que cette réorganisation est cruciale, non seulement pour que les cellules participent à la formation du réseau de tubes respiratoires, mais aussi pour que ces cellules acquièrent leur haut niveau de spécialisation. Ce nouveau mécanisme permet d’appréhender de façon très précise comment l’organisation des microtubules est remodelée et en quoi elle est importante pendant la formation d’organes.

Jusqu’à présent, des étapes partielles de la réorganisation du réseau de microtubules ont été majoritairement analysées en culture de cellules. Cette étude offre donc l’avantage de travailler dans un organisme entier en développement, permettant ainsi aux scientifiques de combiner des approches multiples en génétique, en biologie du développement et en biologie cellulaire. En se situant à l’interface de ces trois disciplines, ils ont pu révéler ce nouveau mécanisme qui pourrait avoir, au delà du modèle du système respiratoire et de la drosophile, une large portée sur les coordinations de modifications de forme et de position des cellules qui accompagnent la formation d’organes.

Ces travaux sur les mécanismes conduisant à la formation d’organes dans des conditions normales permettraient également de comprendre comment certaines malformations et pathologies ont pu survenir. Par ailleurs, les cellules cancéreuses réutilisent les processus cellulaires et moléculaires à la mauvaise place, au mauvais moment ou à un mauvais niveau. Ainsi, les mécanismes influençant la forme et la position des cellules pourraient aussi être exploités dans la compréhension de la mise en place et de l’expansion de cellules cancéreuses.

 

 

Figure : Marquage immunologique montrant l’organisation d’une partie du réseau de microtubules (en vert) et la position du centrosome (en rouge) au cours de la formation des branches du système respiratoire (cellules marquées en bleu) d’un embryon de drosophile. Grossi 250 fois. © V. Brodu

 

En savoir plus

• A developmentally regulated two-step process generates a non-centrosomal microtubule network in Drosophila tracheal cells
  Brodu V, Baffet A, Le Droguen P-M, Casanova J, Guichet A
  Developmental Cell
  Published on May 18, 2010, Volume 18, Issue 5, 790-801, 10.1016/j.devcel.2010.03.015

 

Contact chercheur

• Véronique Brodu
  

  Institut Jacques Monod (IJM)
  UMR7592 CNRS/Université Paris 7
  Bâtiment Buffon
  15 rue Hélène Brion
  75205 Paris Cedex 13