Polarité cellulaire dans le développement et l'évolution

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La polarité cellulaire résulte de la distribution asymétrique de complexes moléculaires ou de structures cellulaires telles que les centrioles. Les centrioles forment le cœur du centrosome, le principal centre organisateur des microtubules de la cellule animale. Les centrioles servent aussi à la formation des cils cellulaires impliqués dans la signalisation cellulaire ou encore la propulsion de fluides nécessaires à l’établissement de la symétrie droite/gauche des vertébrés et la clairance du mucus dans les voies aériennes.
Le développement d’un organisme multicellulaire implique que la polarité des cellules individuelles soit intégrée dans la polarité de l’organisme entier. Notre objectif est d’élucider les mécanismes qui contrôlent la position des centrioles en réponse à des signaux morphogénétiques.

Pour cela, nous étudions les épithéliums multiciliés, impliqués dans la clairance mucociliaire et la circulation du liquide cérébro-spinal chez l’humain. Des anomalies dans l’orientation des centrioles dans ces tissus peuvent être à l’origine de troubles respiratoires chroniques et d’une anomalie neurologique sévère appelée hydrocéphalie.
Nous utilisons comme système modèle la planaire (Schmidtea mediterranea), un vers plat qui se déplace grâce à un épiderme multicilié. Nous voulons comprendre comment la direction du battement ciliaire, qui dépend du positionnement des centrioles dans le plan de la membrane, est contrôlée par les voies de signalisation qui déterminent l’axe antéro-postérieur. Nous étudions en particulier le rôle de protéines centriolaires conservées que nous avons identifiées et dont l’inactivation modifie la direction de déplacement des planaires (Fig. 1).

Fig1Planaire

Fig. 1 : (a) Structure de l’épiderme multicilié de la planaire. L’épiderme est constitué de cellules formant chacune une centaine de centrioles et autant de cils, qui battent en direction de la partie postérieure de l’animal. (b) La planaire Schmidtea mediterranea. (c) Microscopie électronique à balayage  montrant les cils de l’épiderme ventral de la planaire (Rompolas et al., 2010, Molecular biology of the cell 21 (21), 3669-3679). (d) Planaires présentant des défauts dans la direction de locomotion suite à l’inactivation par interférence ARN de nos gènes d’intérêt.

D’autre part, nous cherchons à déterminer comment la position d’un centrosome est contrôlée en réponse à des signaux de polarité, et comment elle affecte en retour la polarité de l’organisme. Pour cela, nous développons comme modèle d’étude un autre vers plat, Macrostomum lignano. Son développement embryonnaire précoce repose sur des divisions asymétriques en orientation contrôlée qui impliquent un contrôle précis de la position des centrosomes, comme c’est le cas pendant la division asymétrique de nombre de cellules souches. L’orientation des plans de division est aussi potentiellement liée à la mise en place de la polarité droite/gauche chez cet organisme, qui constitue un système d’étude très prometteur pour comprendre comment le centrosome est connecté à la polarité de l’organisme.

Sélection de publications

Rompolas, P., Azimzadeh, J., Marshall, W.F., and King, S.M. (2013). Analysis of ciliary assembly and function in planaria. Methods Enzymol., 525:245-64
Abstract

Azimzadeh, J., Wong, M.L., Miller Downhour,D., Sánchez Alvarado., A. and Marshall, W.F. (2012). Loss of the centrosome during evolution of planarians. Science, 335(6067):461-3. (Science Express: Jan. 5, 2012)
Abstract
Faculty of 1000: 2012. F1000.com/13615956.
Comment in Research Highlights, Nature (12 January 2012).

Azimzadeh, J. (2012). What planarians tell us about cilia, centrioles and centrosomes. Méd. Sci., 28, 681-3
Abstract

Dernière modification 31 Août 2017

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