Comment des cellules aplatissent leurs voisines pour former un organe allongé

Publié par Adrien le 06/12/2020 à 09:00
Source: CNRS INSB
Un organe est souvent composé d'un feuillet de cellules qui entoure des cellules internes. Lorsqu'il grandit, un organe change souvent de forme et ce processus est classiquement étudié en analysant uniquement le feuillet externe. Quel est le rôle des cellules internes dans ces changements de forme ? Est-ce que les cellules internes déforment les feuillets en grossissant ? Les scientifiques ont mis en place des méthodes mécaniques, de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) et de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) pour mesurer la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) des cellules internes du follicule ovarien de la drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...), organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction...) qui préfigure son œuf. Leurs travaux démontrent que les cellules internes en croissance génèrent une pression mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) qui déforme les cellules du feuillet externe du follicule et, ce faisant, contribuent à la forme finale allongée de l'organe.


Figure: Représentation schématique de deux follicules ovariens à deux stades différents. Les follicules jeunes sont plutôt rond et s'allongent au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Certaines cellules du feuillet (grise à rose) s'aplatissent lorsque la pression cytoplasmique dans les cellules nourricières augmente (groupe de trois flèches noires). En s'aplatissant, les cellules allongées assouplissent la lame basale (pointillés verts) au dessus d'elles. La conjonction de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) cytoplasmique des cellules nourricières et d'une contrainte moindre de la lame basale permet un allongement anisotropique du follicule principalement en antérieur. Grossissement: x 175.
© Muriel Grammont

La forme finale des tissus et des organes dépend de multiples processus, tels que la croissance, la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...), la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...) et le changement de forme des cellules qui les composent. Les cellules qui constituent les surfaces de nos organes s'associent en couche ou feuillets appelés épithélium. Ces cellules épithéliales reposent sur un "tapis" appelé lame basale, qui est constitué de protéines, tels que le collagène (Le collagène est une famille de protéines fibreuses constituant les tissus conjonctifs...), assemblées en réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) une armature autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) des organes. Les cellules épithéliales présentent classiquement trois formes: une forme cuboïde (hauteur, largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit...) et longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) sensiblement égales), une forme en colonne (hauteur>largeur et longueur) et une forme aplatie (hauteur.

Une question fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.), sans réponse claire à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), est de savoir si des cellules recouvertes par un épithélium peuvent appuyer sur celui-ci et influencer la forme des cellules qui le composent. De cette question découle un défi technique: comment mesurer la pression exercée par des cellules qui sont enfouies sous les cellules épithéliales ?

Pour y répondre, les chercheurs ont étudié le follicule ovarien de la drosophile, dont le développement conduit à l'oeuf de la drosophile. Le follicule ovarien est composé de 16 cellules germinales internes: 15 cellules nourricières de son côté antérieur (vers la tête de la mère) et l'ovocyte (L'ovocyte est la cellule sexuelle femelle des métazoaires. Seuls quelques-uns évolueront...) en postérieur (côté opposé). Ces cellules en croissance sont entourées par une couche de cellules épithéliales accollées à une lame basale externe. Au départ, le follicule est sphérique et devient ovoïde au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure de sa croissance. La couche de cellules épithéliales est composée de cellules cuboïdes qui deviennent des cellules aplaties (autour des cellules nourricières) et des cellules en colonne (autour de l'ovocyte) lors de la croissance du follicule. Il avait été montré que l'aplatissement (L'aplatissement d'une planète est une mesure de son « ellipticité »; une sphère a un...) des cellules s'effectue progressivement à partir du côté antérieur du follicule.

Les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'il existe des différences de pression entre cellules nourricières, avec une pression plus élevée dans les cellules nourricières antérieures qui forcerait les cellules épithéliales situées autour à s'aplatir. Afin de tester cette hypothèse, ils ont mis au point (Graphie) deux méthodes: la première permettant de mesurer la pression cytoplasmique des cellules nourricières en appuyant dessus à l'aide d'un microscope à force atomique (Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope...), comme on estimerai la pression d'un pneu, et la deuxième permettant de quantifier le rayon de courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure...) des cellules nourricières.

Grâce à ces méthodes, les chercheurs ont montré qu'il existe bien des différences de pression entre cellules nourricières et que ces différences sont responsables de l'aplatissement progressif des cellules épithéliales qui les entourent. Sachant qu'en s'aplatissant, les cellules épithéliales entrainent l'assouplissement de la lame basale qui les entoure, il devenait logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος),...) de supposer que le follicule s'allonge du coté où la pression des cellules nourricières est la plus forte et où la lame basale est la plus souple. Les chercheurs ont vérifié cette hypothèse en quantifiant la croissance des différentes parties du follicule. Leurs résultats confirment que l'allongement du follicule s'effectue principalement du côté antérieur grâce à l'action conjointe d'une pression plus élevée dans les cellules nourricières et d'une rigidité plus faible de la lame basale. Ces deux paramètres contrôlent donc la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) finale du follicule et du futur oeuf.

Ce travail permet de mieux comprendre comment les forces et contraintes qui s'exercent sur des cellules épithéliales contrôlent la forme des cellules et in fine, la forme des organes.

Pour en savoir plus:
Gradient in cytoplasmic pressure in germline cells controls overlying epithelial cell morphogenesis.
Lamiré LA, Milani P, Runel G, Kiss (KiSS est l’acronyme de Kisekae Set System, mélange de l’art avec les ordinateurs...) A, Arias L, Vergier B, de Bossoreille S, Das P, Cluet D, Boudaoud A, Grammont M.
PLoS Biol. 2020 Nov 30;18(11):e3000940. doi: 10.1371/journal.pbio.3000940.

Laboratoire:
Laboratoire reproduction et développement des plantes (RDP) - (ENS de Lyon/ Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le...) Lyon 1/ CNRS/ INRAE)
Ecole polytechnique - LadHyX & Departments of Mechanics and of Biology
Laboratoire de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) et modélisation de la cellule - (ENS Lyon/ CNRS/Université de Lyon)
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.086 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique