Identification d’une protéine impliquée dans la polarisation des cils cellulaires

16 juillet 2021

Dans une publication parue dans la revue Development, l’équipe de Sylvie Schneider-Maunoury du Laboratoire de Biologie du Développement (Unité Inserm 1156 / CNRS / Sorbonne Université) de l’Institut de Biologie Paris-Seine, a mis en évidence la dynamique de la polarisation des cils cellulaires et le rôle d’une protéine de ce processus.

Les résultats

La plupart des cellules qui constituent nos tissus présentent à leur surface des extensions cellulaires de taille microscopique appelées cils. Ils peuvent servir d’antennes pour percevoir les signaux mécaniques ou chimiques et parfois de propulseurs pour mettre en mouvement le liquide contenu dans les cavités internes. C’est le cas des cellules ciliées qui bordent les cavités du système nerveux central chez les vertébrés et facilitent les mouvements orientés du fluide cerébro-spinal, permettant ainsi le transport d’éléments nutritifs, de facteurs de croissance et de molécules de signalisation.

Pour coordonner leur motilité ou percevoir l’orientation des signaux mécaniques, les cils sont souvent excentrés d’un même côté des cellules dans le plan du tissu, un phénomène appelé « polarité planaire ».

Dans ces travaux, l’équipe « Morphogenèse du Cerveau des Vertébrés » a utilisé le potentiel du poisson-zèbre pour l’imagerie de l’embryon vivant afin de comprendre la dynamique et les mécanismes de ce processus de polarité planaire.

Les centrioles (constituant la base des cils) marqués par une protéine fluorescente ont été filmés, dans le plancher de la moelle épinière, permettant de déterminer ainsi leur trajectoire : ceux-ci font des aller-retours rapides entre les membranes antérieures et postérieures des cellules avant de se stabiliser à la membrane postérieure. L’équipe a découvert que les points de contact de la base des cils avec la membrane correspondent toujours à des îlots positifs pour la protéine Par3, dont la distribution est progressivement enrichie à la membrane postérieure. Lorsque la distribution de Par3 est altérée, le biais de position des cils est réduit, ce qui leur suggère que la distribution asymétrique de Par3 est un facteur clé d’attraction des cils. Dans les embryons mutants pour Vangl2, un acteur majeur de la polarité planaire, les cils sont toujours très mobiles mais ne se stabilisent pas à la membrane postérieure. Dans ce mutant, les îlots de Par3 sont fragmentés et dispersés sur toutes les membranes antéro-postérieures et latérales. Ces travaux montrent que Vangl2 contrôle l’enrichissement postérieur de Par3 et favorise ainsi la création d’îlots attracteurs des cils.

Les résultats obtenus renforcent l’hypothèse d’un rôle général de Par3 dans l’attraction des centrioles qui constituent la base des cils, rôle attracteur observé dans des cellules non ciliées comme les lymphocytes activés et les cellules germinales de la drosophile.

L’équipe propose l’existence d’un complexe moléculaire entre certains acteurs de la voie de polarité planaire et Par3 pour biaiser la position planaire des cils au sein des tissus, un mécanisme qui pourrait être conservé chez les animaux bilatériens.

Légende

4 images extraites d’un film illustrant les mouvements du corps basal d’un cil (têtes de flèches vertes) entre les membranes apicales antérieure (gauche) et postérieure (droite) d’une cellule de plaque du plancher du tube neural chez un embryon de poisson zèbre au stade 7-8 somites.

L’embryon a été injecté au stade 1 cellule avec des ARN codant les protéines fluorescentes Par3-GFP (magenta), Centrin-RFP (vert) et membrane-Cherry (vert).

Les temps (en minutes) après le début du film sont indiqués sur chaque image.

Le corps basal se déplace rapidement entre les îlots antérieur et postérieur de Par3.  

Références

Planar polarization of cilia in the zebrafish floor-plate involves Par3-mediated posterior localization of highly motile basal bodies

Équipe « Morphogenèse du Cerveau des Vertébrés » 

Institut de Biologie Paris-Seine

Contact chercheur : sylvie.schneider-maunoury@upmc.fr; christine.vesque@upmc.fr


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