Rôle de la signalisation JNK dans la morphogenèse épithéliale et la reprogrammation cellulaire chez la Drosophile – JNKdro

La voie de signalisation JNK (Jun N-terminal Kinase) joue un rôle majeur dans la morphogenèse épithéliale ainsi que dans l’immunité, la mort cellulaire, la cicatrisation, la régénération et plusieurs cancers chez l’homme. Dans l’embryon de drosophile, la voie JNK contrôle la fermeture dorsale, un mouvement morphogénétique de feuillets épithéliaux se soudant au niveau de la médiane dorsale. Pendant ce processus, la voie JNK est activée spécifiquement dans les cellules de la marge épithéliale ou elle joue un rôle essentiel. Nous avons réalisé un crible Affymetrix afin d’identifier les cibles de la voie JNK pendant la fermeture dorsale. 31 gènes ont été validés expérimentalement, alors que 2 seulement étaient connus auparavant. 8 gènes cibles sont exprimés spécifiquement dans la marge. De façon surprenante, cette expression n’est pas uniforme mais suit un profil segmenté au sein de l’épiderme.
Au moment de la fermeture dorsale, les segments sont formés grâce à l’activité des gènes de segmentation engrailed, wingless et hedgehog. Une fois établis, les compartiments segmentaux sont fixés et ne montrent pas de plasticité. Nos avons récemment identifié un cas unique de brisure des frontières compartimentales pendant la fermeture dorsale. Un nouveau type cellulaire, appelé ‘Mixer cells’, franchit la barrière et pénètre le compartiment postérieur adjacent, permettant un relâchement de la tension du tissu subie pendant la fermeture dorsale. Ce comportement inédit est médié par l’activité de la voie JNK via une reprogrammation cellulaire des cellules Mixer impliquant l’expression de novo d’Engrailed.
Le projet de recherche est divisé en 3 tâches. Nous proposons de caractériser la fonction des 31 gènes cibles nouvellement identifiés, par une approche de génétique couplée à l’utilisation d’ARN double brin. Les outils moléculaires (anticorps spécifiques, vecteurs d’expression, etc..) et génétiques (mutants, recombinants, etc..) seront développés et les défauts de fermeture dorsale reliés aux grandes fonctions cellulaires (cytosquelette, adhésion, polarité, etc..) connues pour jouer un rôle essentiel dans la marge.
Nous souhaitons ensuite analyser l’interaction entre voie JNK et gènes de segmentation afin de comprendre comment le profil d’expression segmenté des gènes cibles de la voie JNK est établi ainsi que sa fonction. Nous développerons une méthode d’analyse quantitative d’expression à la marge basée sur la technique de FISH. Cette approche permettra de déterminer avec précision le profil segmental de chaque gène et de comprendre le rôle des gènes de segmentation dans ce profil et sa fonction par des approches génétiques.
La troisième tâche aura pour but de comprendre comment la voie JNK contrôle la reprogrammation des cellules Mixer et d’établir leur fonction pendant la fermeture dorsale. Pour cela, nous mettrons en place un crible génétique basé sur le RNAi afin d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans la voie ‘Mixer cell’, en sélectionnant dans un premier temps des familles de gènes ciblées (kinases, phosphatases, etc..) avant de l’étendre à tout le génome. Cette approche permettra d’identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans la reprogrammation cellulaire des cellules Mixer. Nous testerons en parallèle directement le rôle que peut jouer certains régulateurs de la chromatine dans l’expression de novo d’Engrailed, sachant que des études ont montré que Polycomb réprimait En sous le contrôle de la voie JNK lors de la transdétermination des disques imaginaux.
Ce projet de recherche permettra de mieux comprendre le rôle de la voie JNK dans la morphogenèse épithéliale et dans la reprogrammation cellulaire et de développer le nouveau modèle de cellules Mixer. Etant donné le rôle joué par la voie JNK dans l’oncogenèse et la cicatrisation chez les vertébrés, ces travaux apporteront une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents de ces pathologies.