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La forme finale des organes dépend aussi du corset de protéines qui les entourent !
La forme finale des organes dépend aussi du corset de protéines qui les entourent
Il est généralement admis que la forme finale d’un organe dépend de la croissance, de la division et de la forme des cellules qui le compose. Toutefois, ces cellules reposent directement sur un «tapis» de protéines, plus ou moins rigides, qui peuvent contraindre la forme des cellules ou guider leur croissance dans une direction déterminée. Comment la rigidité de ces « tapis » est-elle déterminée ? Evolue t-elle au cours de la formation des organes ? Des chercheurs de l’ENS de Lyon, de l’Université Claude Bernard Lyon 1, du CNRS et de l’INRA ont mis en place une méthode permettant de mesurer la rigidité du tapis entourant le futur œuf de la drosophile et ont montré que les variations de rigidité observées déterminent sa géométrie. Ces travaux démontrent que ces « tapis » protéiques forment une armature contraignant la forme des organes.
La forme finale des tissus et des organes dépend de multiples processus et facteurs, tels que la croissance, la division, la mort et la forme des cellules qui les composent. Certaines cellules reposent sur un « tapis » appelé lame basale. Les lames basales sont constituées de protéines qui s’assemblent en réseau pour former une armature autour des organes. Ces lames basales peuvent modulent la forme des organes de trois manières différentes. Elles contrôlent la délivrance des facteurs de croissance, protéines influençant la croissance des cellules, elles régulent l’adhésion entre les cellules et elles contrebalancent les forces mécaniques générées par les contractions cellulaires. Ce rôle mécanique demeure cependant mal connu pendant le développement et la croissance des organes et tissus.
Une question fondamentale est de savoir si les propriétés mécaniques des lames basales sont modulées lors de la morphogenèse d’un organe et si une telle modulation a un impact sur la croissance et la morphogenèse. De cette question découle un défi technique : comment mesurer la rigidité de la lame basale dans un organe vivant ?
Pour y répondre, les chercheurs ont étudié le follicule ovarien de la drosophile, dont le développement conduit à l’œuf de la drosophile. Le follicule ovarien est composé de cellules germinales, dont l’ovocyte, entourées par une couche de cellules somatiques reposant sur une lame basale. Au départ, le follicule est sphérique et devient ovoïde au fur et à mesure de sa croissance. Il avait été montré la couche de cellules somatiques sécrète les protéines de la lame basale soit sous forme individuelle, soit sous forme de petites fibres qui se positionnent perpendiculairement au grand axe de l’ovoïde. Ces fibres pourraient agir comme un corset pour contraindre le follicule de croître préférentiellement le long de ce grand axe. Afin de tester cette hypothèse, les chercheurs ont mis au point une méthode permettant de mesurer globalement et localement la rigidité de cette lame basale à l’aide d’un microscope à force atomique
Grâce à cette méthode, les chercheurs ont montré que la rigidité de la lame basale augmente au cours du développement du follicule ovarien et que les petites fibres sont effectivement des structures très rigides. Ces résultats confirment donc que les fibres corsettent le futur oeuf, et donc contrôlent sa géométrie finale.
Ce travail permet donc de comprendre comment les « tapis » qui entourent les organes contraignent mécaniquement leur expansion pour ainsi déterminer leur forme finale.
Représentation schématique d’un follicule à un stade jeune (gauche) et à un stade plus avancé (droite). La lame basale (vert) contient des fibres qui s’orientent perpendiculairement à l’axe long du follicule au stade avancé.
© J. Chlasta, P. Milani, G. Runel, J.L. Duteyrat, L. Arias, L.A. Lamiré, A. Boudaoud, M. Grammont
Variations in basement membrane mechanics are linked to epithelial morphogenesis. Chlasta J, Milani P, Runel G, Duteyrat JL, Arias L, Lamiré LA, Boudaoud A, Grammont M. Development. 2017 Oct 16. doi: 10.1242/dev.152652.