Mécano-sensation et mécano-stabilisation au cours de la morphogenèse embryonnaire – SenStable

L’objectif du projet est d’aboutir à une compréhension intégrée d’un événement morphogénétique impliquant deux tissus distincts de l’embryon. Les biologistes du développement possèdent désormais une connaissance détaillée de plusieurs processus cellulaires essentiels, ainsi qu’une excellente description des évènements de signalisation qui organisent l’embryon, mais ils ne savent pas vraiment comment les cellules communiquent entre elles pendant les étapes terminales de l’organogenèse. Des études récentes ont souligné le rôle potentiel des forces mécaniques et de la tension pour coordonner la morphogenèse de différentes cellules contribuant à un même organe. Bien que l’importance des forces mécaniques dans l’homéostasie cellulaire et la différenciation soit bien acceptée, leur mode d’action et leurs effets au cours de l’embryogenèse sont mal compris. Des progrès dans ce domaine devraient, outre leur intérêt fondamental, avoir plusieurs implications dans le domaine médical. Ainsi, plusieurs maladies, au premier rang desquelles le cancer, seraient intimement liées à une mauvaise réponse aux forces. En outre, la description précise d’un processus naturel impliquant la tension mécanique devrait influencer les protocoles de micro-ingénierie tissulaire visant à préparer greffons et autres tissus de remplacement.

Nous étudions l’élongation de l’embryon au cours du développement chez le nématode C. elegans, processus qui dépend de l’épiderme et des muscles. Les embryons de C . elegans représentent un paradigme d’étude des interactions entre cellules épithéliales et contractiles pendant la morphogenèse ou l’organogenèse. L’élongation chez cet animal implique une extension des cellules de l’épiderme selon l’axe antéro-postérieur et leur constriction selon l’axe dorso-ventral ; elle dépend tant de l’actomyosine épidermique que de stimuli musculaires répétés. Nous avons très récemment pu identifier la nature de ces stimuli, en montrant que les contractions musculaires tirent localement sur l’épiderme. Cette tension induit une phosphorylation des filaments intermédiaires (FIs) et une activation de la myosine II par l’intermédiaire d’une voie de mécano-transduction impliquant plusieurs protéines liées aux hémidesmosomes, qui sont conservées chez l’homme,.

Nous étudierons trois points en relation avec cette voie de mécano-transduction.
1) Nous avons prédit que le mécano-senseur premier de la voie serait une protéine hémidesmosomale, laquelle stabiliserait l’adaptateur GIT-1 aux hémidesmosomes. Nous identifierons ce mécano-senseur via des cribles double-hybride, en prenant GIT-1 comme proie. Nous caractériserons les candidats d’abord par des expériences génétiques in vivo, puis par des approches biophysiques. Ces dernières démontreront que la protéine prédite peut être étirée sous l’effet de la tension et permettra de mesurer les paramètres d’étirement et d’interaction avec GIT-1.
2) Nous avons jusqu’ici surtout étudié la voie induisant la phosphorylation des FIs. Nous analyserons maintenant la voie permettant d’activer la myosine II, en commençant par un crible génétique et l’étude de gènes candidats.
3) Différentes données, dont les nôtres, prédisent l’existence d’un mécanisme permettant de stabiliser les cellules entre deux stimuli mécaniques. Nous caractériserons le mécanisme de stabilisation, en nous basant sur des mutants déjà disponibles, et en étant guidés par une interaction potentielle entre une protéine du cytosquelette et une kinase (interaction prédite par crible double-hybride).

Deux laboratoires contribueront à ce projet, ceux de M. Labouesse et d’Y. Mély. Michel Labouesse est un expert reconnu dans le domaine C. elegans et dans le domaine de la morphogenèse. Yves Mély est un leader reconnu pour les l’utilisation de systèmes optiques de pointe, dont la Microscopie à Force Atomique. Un atout majeur de notre projet est de combiner analyses génétiques et études sur molécule unique de la même protéine.