• Biologie: une voie de mécanotransduction permet aux contractions musculaires de contrôler l’axe d’élongation de l’embryon du nématode Cænorhabditis elegans!____¤201904

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Force Transmission between Three Tissues Controls Bipolar Planar Polarity Establishment and Morphogenesis» ont été publiés dans la revue Current Biology, a permis de démontrer, chez le nématode Cænorhabditis elegans, que l’axe d’élongation de l’embryon est contrôlé par les contractions musculaires.

     

    Soulignons tout d'abord que «l'acquisition de la forme définitive d'un être vivant, la morphogenèse, est un des processus les plus fascinants de la biologie du développement», car «que ce soit pour donner naissance à un séquoia, une libellule, une girafe ou un être humain, la morphogenèse doit être étroitement contrôlée afin d'orchestrer le développement harmonieux d'un individu».

     

    Concrètement, «pour coordonner le développement des différents tissus et organes, des voies de signalisation permettent aux cellules de communiquer entre elles». Si «les voies les plus connues (Hedgehog, Wnt, Notch, etc…) sont de nature biochimique et sont conservées chez la plupart des animaux», des voies de signalisation biomécaniques jouent aussi «un rôle déterminant, bien qu'étudié depuis moins longtemps».

     

    Jusqu'ici, «on savait que chez le nématode Cænorhabditis elegans, les contractions des muscles contrôlent la formation de structures qui traversent un deuxième tissu, l’épiderme dorso-ventral, pour accrocher les muscles à la cuticule». Du fait que les nématodes ont un exosquelette, «ces structures sont des tendons qui permettent aux muscles de contrôler les mouvements de l'animal, tout comme les muscles sont attachés aux os par des tendons chez les mammifères».

     

    Comme le blocage des contractions musculaires ou de la formation des tendons «entraine un arrêt à mi-élongation, alors que la perte de cette nouvelle voie de mécanotransduction n'induit pas d'arrêt de l'élongation», on peut «supposer que les contractions musculaires contrôlent d'autres aspects de la morphogenèse à mi-élongation».

     

    Justement, alors que «c’est à ce stade que l'actine localisée dans un troisième tissu, l’épiderme latéral, s'oriente dans l'axe dorso-ventral», il a été «observé que le blocage des contractions musculaires entraine une mauvaise orientation de l'actine qui se retrouve soit désorganisée soit, dans les cas les plus extrêmes, décalée de 90°», produisant «une élongation anarchique des cellules de l’épiderme latéral» qui conduit à l’arrêt de l’élongation.

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée a cherché «à savoir comment les contractions musculaires relayées par les tendons influencent l’organisation de l’actine dans des cellules qui n'ont aucun contact direct avec les muscles». Il est ainsi apparu «que le signal est d’abord transmis par les jonctions d’adhérence qui lient les cellules de l’épiderme entre elles».

     

    Plus précisément, «sous le contrôle de ce signal, des molécules bien connues pour contrôler la polarité cellulaire, le module PAR, s'accumulent préférentiellement sur certaines membranes dont l'actine est exclue». Le blocage des contractions musculaires «empêche les protéines PAR de se polariser correctement, ce qui induit un basculement de l’organisation de l’actine et de l’axe d’élongation des cellules».

     

    Ces observations amènent à «proposer l’identification d’une nouvelle voie de mécanotransduction entre trois tissus : les contractions musculaires sont relayées par les tendons dans l'épiderme dorso-ventral; ces déformations physiques sont ensuite transmises par les jonctions et contrôlent la polarisation des protéines PAR dans un troisième tissu, l'épiderme latéral, ou finalement l'actine s'oriente correctement pour contribuer à l'élongation de C. elegans dans l'axe antéro-postérieur».

     

    Au bout du compte, «un seul signal mécanique» contrôle deux voies de signalisation : «l'une qui renforce la formation des tendons et l'autre qui organise le cytosquelette de cellules plus distantes» et, de ce fait, «des défauts dans les voies de mécanotransduction peuvent conduire à de nombreuses pathologies».

     

    Pour le moment, s'il est trop tôt «pour savoir si cette nouvelle voie de signalisation pourrait être retrouvée dans des organismes plus complexes, jusque chez l'Homme», on sait «que des cellules musculaires sont souvent situées sous des cellules épithéliales comme celles de la peau ou de l'intestin et les contractions de ces cellules musculaires pourraient contribuer à organiser ces cellules épithéliales». En outre, «il sera intéressant de voir si on retrouve au moins certains des éléments identifiés ici dans d'autres voies de signalisation biomécaniques».

     

     


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