La répulsion : un phénomène plus important que la cohésion, dans la séparation des tissus embryonnaires

Cette découverte par un biologiste de McGill soulève des doutes quant à la validité de l’hypothèse de l’adhésion différentielle

Pendant le corps prend forme, les cellules de l’embryon se divisent et se séparent. Certaines cellules se regroupent pour former la couche extérieure, ou ectoderme, de l’embryon, et sont à l’origine de divers tissus comme la peau et le système nerveux (notamment la colonne vertébrale, les nerfs périphériques et le cerveau). D’autres cellules se rassemblent pour former le mésoderme, la couche au centre de l’embryon, et sont à l’origine de la formation de tissus, dont les muscles, le cœur et les os. Une fois que les cellules ont reçu leur affectation à des régions spécifiques, le mésoderme ou l’ectoderme, selon le cas, un mécanisme mystérieux établit les frontières entre ces régions et cela marque leur séparation définitive. Un défaut au niveau ces frontières résulte en une combinaison désorganisée des cellules en cause, des anomalies graves de l’embryon et, ultimement, la mort.

Jusqu’à présent, l’adhésion était considérée comme la principale force responsable relativement à la séparation de l’ectoderme du mésoderme dans les cellules embryonnaires. Ainsi, le processus en cause dans la séparation des tissus embryonnaires s’expliquait par l’hypothèse de l’adhésion différentielle – une théorie acceptée jusqu’à présent – suivant le postulat selon lequel les cellules d’une même population distincte ont une plus grande cohésion que les cellules de l’autre population, en raison de la composition et des propriétés des molécules adhésives exprimées à leur surface.

Or un biologiste de McGill, François Fagotto, en collaboration avec Rudi Winklbauer de l’Université de Toronto, a examiné de plus près ce qui se passait réellement à la frontière de ces régions, à l’aide d’un appareil d’imagerie à haute résolution en temps réel. Ils ont découvert que, bien que des cellules embryonnaires de types différents adhèrent temporairement les unes aux autres dès qu’elles se touchent, elles se défont aussitôt les unes des autres de manière très violente, suggérant que le contact direct entre deux cellules « étrangères » provoquerait plutôt un « signal de répulsion ».

Le cycle observé d’adhésion puis de répulsion rappelle un phénomène rencontré dans le cerveau, alors que les neurones doivent emprunter des sentiers précis et y sont guidés tout le long par des indices répulsifs. Fagotto et Winklbauer ont découvert que certaines protéines exprimées à la surface des cellules, les éphrines et les récepteurs eph, connues pour leur rôle en ce qui a trait au déclenchement de ce phénomène de répulsion dans les neurones et la création de frontières dans certaines régions du cerveau, sont également en cause dans la séparation des tissus embryonnaires.

« La frontière ectoderme-mésoderme survient très tôt et constitue une séparation fondamentale dans l’embryon. Historiquement, elle était à l’origine de l’hypothèse de l’adhésion différentielle », explique Fagotto. « Il est tentant de généraliser à partir de nos résultats et de proposer que la formation des tissus ne dépendrait pas autant de l’ensemble des molécules adhésives, que de l’ensemble des indices répulsifs exprimés par chaque type de cellule. »

Ce projet de recherche a été financé par le l’Institut de recherche de la Société canadienne du cancer.

L’article est disponible au http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1000597