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Notre groupe d'équipes vient de démontrer que les cellules endocrines hypophysaires sécrétant l'hormone de croissance (GH) forment un réseau cellulaire homotypique avec des contacts cellulaires robustes et une architecture étroitement associée à la croissance corporelle. Cette organisation en réseau cellulaire pourrait avoir un rôle coordinateur dans la genèse des pulses de sécrétion et également dans les changements non-néoplastiques qui ont lieu tout le long de la vie dans les différents types de cellules hypophysaires. Des résultats préliminaires montrent que les cellules sécrétant la prolactine (PRL), qui dérivent du même lignage et partagent de nombreuses régulations avec les cellules GH, pourraient aussi former un réseau cellulaire 3D à grande échelle. Cette population de cellules PRL est hautement plastique, avec un changement important du nombre de cellules pendant la gestation, lactation et sevrage (P,L&W), et il est possible qu'une transdifférenciation entre cellules GH et cellules PRL ait lieu. Notre projet va maintenant explorer le développement embryonnaire et post-natal de ces réseaux GH et PRL, leur importance dans le fonctionnement de l'hypophyse, et leurs changements interactifs lors de P,L&W et pendant des défauts endocrines (nanisme). Pour étudier l'organisation des réseaux GH et PRL, nous avons développé des souris transgéniques (GH-GFP et PRL-DsRed) avec des protéines fluorescentes identifiant chaque type cellulaire, permettant ainsi l'utilisation de la microscopie 2-photons pour visualiser leur organisation 3D dans l'hypophyse. Le développement de ces réseaux, à la fois individuellement et entre eux, du stade embryonnaire à l'âge adulte sera analysé grâce à des souris double transgéniques GH-GFP/PRL-DsRed. Ces souris seront croisées avec des souris PRL-Cre ou GH-Cre (exprimant la recombinase Cre dans respectivement les cellules PRL et GH) portant le gène reporteur ROSA26-YFP pour étudier la transdifférenciation GH/PRL et comment cette dernière affecte les réseaux. Grâce à notre développement récent de l'imagerie cellulaire in vivo des cellules GH et PRL, nous étudierons comment la géométrie des réseaux influence leur comportement, les signaux électrophysiologiques et calciques des cellules en réseau, et nous corrélerons ces événements avec les sécrétions des hormones natives et des protéines fluorescentes. Le rôle des communications cellule-cellule (et ainsi l'importance d'un réseau) pour le fonctionnement normal des cellules GH et PRL sera étudié en identifiant, puis en altérant sélectivement ces modes de communication. La recherche de l'expression dans les cellules GH et PRL de différents membres des familles de cadhérines et de connexines par PCR quantitative et par gene arrays permettra l'identification de gènes candidats pour l'altération des réseaux cellulaires. Plusieurs stratégies permettront d'altérer les réseaux cellulaires. En croisant les PRL-Cre et les GH-Cre avec des souris p120loxP/loxP, la caténine p120 sera sélectivement délétée et la conséquence sur le développement des cellules GH et PRL pourra être examinée. Des lentivirus délivrant la Cre permettront une délétion temporelle de la caténine p120 et d'étudier son implication sur les activités cellulaires à un temps donné et dans des proportions différentes de cellules. Cette approche sera également réalisée pour d'autres gènes codant pour les communications cellule-cellule. Enfin, l'expression des gènes d'intérêt pourra aussi être éteinte ou réduite spécifiquement dans les cellules GH ou PRL avec des microARN ciblés spécifiquement via la transgénèse ou l'infection de lentivirus pseudotypés. Comme la population de cellules PRL est très plastique, ses changements peuvent refléter des altérations d'organisation et/ou de fonction des deux réseaux PRL et GH. Pour étudier ceci, nous allons étudier ces modifications de réseaux pendant P,L&W et leurs conséquences fonctionnelles. Nous utiliserons un de nos nouveaux modèles murins afin d'étudier l'effet d'une diminution du nombre de cellules GH sur les cellules PRL pendant P,L&W. Ces nouveaux modèles murins permettront aussi d'étudier les réseaux GH et PRL lors d'un nanisme imposé grâce à l'élimination du GHRH hypothalamique et grâce à des réductions graduées du nombre de cellules GH. Ces études montreront le fonctionnement et les inter-relations entre deux réseaux de cellules endocrines d'une glande dont les multiples populations cellulaires sont étroitement régulées pour contrôler des fonctions de base de l'organisme. Nous prévoyons que nos approches multi-disciplinaires seront applicables à d'autres types cellulaires considérés jusqu'à maintenant comme étant « distribués de manière héterogène », pas seulement les autres types endocrines hypophysaires, mais aussi d'autres membres du système endocrine diffus comme les cellules stomacales sécrétant la ghréline ou les foyers de cellules neuroendocrines néoformés présents dans certains cancers (e.g. prostate).