Regulation de l apoptosis et de l adhesion cellulaire au cours du developpement – RACADD

Les résultats obtenus reposent sur des techniques d'imagerie cellulaire à travers la réalisation: (1) de time-lapse qui nous permettent de suivre la dynamique du tissu au cours de sa morphogenèse. Cette technique repose sur l'acquisition d'images au microscope confocal à intervalle de temps régulier, permettant de suivre le remodelage tissulaire, le changement de forme des cellules, les cellules apoptotiques: leur dynamique d'apparition, leur mouvement, leur élimination.
(2) d'ablation laser, permettant de mesurer la tension membranaire à différents endroits du tissu, grâce à la mesure du relâchement des «extrémités« d'un côté de la cellules ou vertices.
(3) d'immunohistochimie, qui permet de suivre la localisation subcellulaire de différentes protéines d'intérêt.
Ces approches sont utilisées en combinaison avec des techniques de génétique qui nous permettent de controler l'activation ou l'inactivation de différents constituants cellulaires spaciallement et temporellement.

Nos données constituent le premier exemple du rôle d'un gène connu jusqu'ici comme facteur de survie dans une fonction pro-apoptotique, c'est à dire ayant un rôle dans la mort cellulaire. Il s'agit ici d'une toute nouvelle fonction pour ce gène qui était totalement inattendue. Il sera maintenant important de déterminer son mécanisme d'action au cours de l'apoptose et notamment de déterminer s'il agit via des cibles différentes de ses cibles connues en tant que facteur de survie.

Les données obtenues en parallèle sur le remodelage cellulaire en réponse à l'apoptose ou mort cellulaire programmée, montre pour la première fois le mécanisme cellulaire par lequel l'apoptose permet la génération d'une nouvelle forme dans un tissu. Ce travail permet de faire une connexion directe entre mort cellulaire, tension tissulaire et morphogenèse. Il apporte une toute nouvelle perspective sur la façon dont l'apoptose pourrait sculpter différents tissus et organes.

Les découvertes faites sur le double rôle d'un gène d'intérêt, à la fois dans le mort cellulaire et dans la survie cellulaire, permettent de mettre en évidence une nouvelle facette de ce gène, jusqu'alors insoupçonnée, dans l'induction de la mort cellulaire. Ces données pourront aider à développer de nouvelles thérapies contre le cancer si on arrive à mettre en évidence comment ce marqueur de métastases peut basculer d'une fonction pro-apoptotique à une fonction favorisant la survie cellulaire et la migration.
Nous avons pu montrer que l'apoptose influence la tension tissulaire au cours de la morphogenèse de la pate de Drosophile. Il serait maintenant intéressant de tester si cette fonction est conservée de façon plus générale dans d'autres processus morphogénétiques.

Deux manuscripts sont actuellement en preparation:
- l'un decrivant la nouvelle fonction d'un facteur de survie au cours de la mort cellulaire
-l'autre decrivant le role de l'apoptose dans l'augmentation de la tension tissulaire au cours de la morphogenese

L’apoptose est une forme de mort cellulaire programmée potentiellement active dans toutes les cellules. Elle repose sur l’activation d’une voie de signalisation conservée dans laquelle inhibiteurs et activateurs permettent de réguler les caspases effectrices responsables de la dégradation de la cellule. De récentes données suggèrent que les caspases dégradent la cellule de façon ordonnée et séquentielle. Elles peuvent activer ou inhiber leurs substrats ; leurs clivages entrainent l’apparition de peptides stables, suggérant leurs rôles actifs pendant la mort cellulaire ; enfin, un grand nombre de substrats interagissent entre eux, indiquant que les caspases ciblent spécifiquement certains complexes protéiques. Par exemple, les caspases clivent spécifiquement les composants des adhésions cellulaires. Réciproquement, la perte d’adhésion cellulaire peut entrainer la mort des cellules.
Cette forme particulière d’induction de l’apoptose s’appelle anoikis et est vue comme un système de sécurité empêchant la dissémination de cellules potentiellement métastatiques. L’anoikis joue aussi un rôle important pour le renouvellement des cellules épithéliales.
Nous proposons d’étudier la connexion entre apoptose et ancrage des cellules dans un contexte physiologique normal. De façon intéressante, des résultats antérieurs suggèrent que l’apoptose survenant au cours de la formation des articulations de la pate de Drosophile est induite par anoikis. En effet, l apoptose y est précédée par une réorganisation des adhésions cellulaires, suggèrant que les cellules meurent en réponse à un détachement des cellules. L’anoikis a été essentiellement étudiée en culture de cellules, montrant l’importance des adhésions cellule-cellule et cellule-matrice dans ce processus, mais sa régulation au sein d’un tissu est encore inexplorée. L'approche proposée ici nous permettra de contourner les limitations d'études précédentes en culture, où les cellules sont sélectionnées sur leur capacité à survivre en dehors de leur environnement normal. Notre système nous fournit l'occasion d'étudier l'apoptose et/ou l’anoïkis in vivo dans un organisme entier, au cours du développement de l’articulation chez la Drosophile.

Nous proposons d'analyser la façon dont l'apoptose est induite au cours du développement de l’articulation à travers trois approches complémentaires qui combinent des expériences de « time-lapse » pour suivre la forme et le réarrangement cellulaire pendant tout le processus de formation de pli dans l'épithélium de la pate, combinées avec une analyse plus détaillée de l’organisation structurale des cellules par microscopie électronique et des techniques de génétique pour modifier les propriétés d'adhésion cellulaire.
1. Le premier objectif est d'élucider le mécanisme par lequel les deux voies connues pour jouer un rôle essentiel dans la formation de l’articulation, Dpp et Notch, vont déclencher l'apoptose de façon non-autonome.
2. Deuxièmement, nous allons déterminer la hiérarchie entre le détachement et la mort cellulaire des cellules au cours du développement de l'articulation.
3. Enfin, afin d'étudier la façon dont l'adhésion cellulaire est régulée dans ce processus morphogénétique, nous allons analyser la fonction potentielle de gènes impliqués dans la modification de l'adhésion cellulaire pendant la transition épithélio-mésenchymale (EMT).

Ces approches in vivo offriront de nouveaux éclairages sur les conséquences cellulaires de la perturbation de l’anoïkis dans un contexte physiologique. Cela contribuera grandement à faire progresser notre compréhension de la façon dont l’anoïkis est régulée et comment la perturbation de ce processus affectent la morphogenèse tissulaire. En outre, l'acquisition de la résistance à l'égard l’anoïkis étant une caractéristique majeure des cellules malignes, ce travail devrait également permettre d’ identifier de nouvelles cibles thérapeutiques contre le cancer.