Les fibroblastes contractiles: moteur de la morphogenèse épithéliale au cours du développement de la souris – CONFINED

Au cours du développement, des interactions réciproques entre les cellules épithéliales et les fibroblastes qui les entourent sont indispensables pour coordonner le développement des tissus. Ce projet se concentre sur les fibroblastes contractiles en tant que moteurs du remodelage tissulaire. Les études in vivo portant sur la façon dont les cellules épithéliales et mésenchymateuses coordonnent la morphogenèse au cours du développement ont été contraintes par le manque de résolution 4D dans les organes complexes. Nous proposons d'étudier la formation de deux épithéliums différents, la glande mammaire et l'épithélium intestinal, qui se développent à des échelles spatiales et temporelles différentes, et d'examiner s'ils utilisent des mécanismes physiques et cellulaires conservés ou divergents. En effet, les processus qui déclenchent ces événements morphogénétiques et leur dépendance de l'environnement tissulaire sont en grande partie inconnus. L'objectif ici est de déchiffrer les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la contractilité des sous-types de fibroblastes et d'étudier comment ces cellules agissent en tant que force motrice de la morphogenèse épithéliale.
Pour élucider le rôle in vivo du microenvironnement dans la structuration de la glande mammaire et de l'intestin, nous combinerons des approches interdisciplinaires, notamment : l’intégration de l'ensemble des données transcriptomiques définissant des états cellulaires spécifiques, qui ont été générées par le consortium dans différents tissus et à différents moments du développement ; le traçage des fibroblastes in vivo couplé à la transcriptomique spatiale ; l'analyse 4D time-lapse du comportement cellulaire pendant la morphogenèse ; l'imagerie live multi-échelle des déformations tissulaires ainsi que des études fonctionnelles chez des souris mutantes.
Parallèlement aux études in vivo, les dynamiques d'interaction des fibroblastes avec les cellules épithéliales seront étudiées par microscopie time-lapse dans trois contextes expérimentaux ex vivo : explants de tissus pour la glande mammaire embryonnaire, cultures de coupes de tissus pour l'intestin en développement, et co-cultures organoïdes/fibroblastes pour la glande mammaire en puberté et l'intestin.
Les expériences décrites dans ce projet visent à répondre aux questions fondamentales suivantes : i) Quels signaux biochimiques et biomécaniques déterminent l'identité cellulaire des fibroblastes et dirigent la morphogenèse dans différents tissus ? ii) Dans quelle mesure la fonction des fibroblastes est-elle essentielle pour le développement mammaire ou intestinale? iii) Quel est le rôle des forces contractiles ou des signaux émettant des fibroblastes dans la morphogenèse ? Ces études permettront de découvrir les circuits moléculaires qui régissent la morphogenèse dans trois tissus en développement, faisant ainsi progresser notre compréhension des mécanismes qui sous-tendent la formation des organes au cours du développement. Ces expériences révéleront également si les fibroblastes contractiles que nous avons découverts autour des bourgeons mammaires en développement et qui enveloppent les cryptes intestinales produisent des signaux mécaniques (ablation de la myosine) et/ou paracrines (activation de Wnt) qui favorisent les changements de forme des tissus, et s'ils sont nécessaires pour obtenir une morphogenèse épithéliale correcte. L'analyse combinée de fibroblastes sauvages et mutants devrait permettre de démêler le lien complexe entre la signalisation moléculaire, les signaux physiques, et les mouvements cellulaires au cours de la morphogenèse des tissus étudiés.
Nous pensons également que les études proposées devraient conduire à des découvertes qui pourraient être généralisées à d'autres tissus et à des conditions pathologiques telles que la fibrose ou le cancer.