Cycle et détermination cellulaires

Comprendre les liens complexes qui existent entre l'acquisition du destin cellulaire et la prolifération cellulaire est essentiel pour définir les mécanismes qui sont à la base des processus du développement ainsi que ceux générant diverses pathologies. 

Notre activité de recherche est principalement centrée sur l’étude des relations entre l’acquisition du destin cellulaire et le cycle cellulaire. Plus particulièrement, nous nous intéressons au contrôle temporel de la mise en place de l'identité cellulaire dans des cellules en prolifération. Ainsi les questions que nous posons sont :

  • Comment est déterminée l'identité cellulaire au cours du temps?
  • Comment la prolifération cellulaire et l'identité cellulaire sont-elles coordonnées?

Nous utilisons la drosophile comme modèle d'étude pour aborder ces questions en combinant des approches de génétique, de biologie cellulaire et moléculaire ainsi qu’une méthodologie d'imagerie en temps réel. En particulier, nous faisons appel au lignage cellulaire qui donne lieu à des organes sensoriels externes de la mouche.

En raison de la conservation au cours de l'évolution des processus biologiques fondamentaux, les processus analysés chez la drosophile sont susceptibles d'être largement conservés dans le monde animal.

Résultats importants

Au cours des dernières années, nous avons montré que:


(1) la voie Notch, principale voie de signalisation dans les organes sensoriels externes de la drosophile, et Prospero, un déterminant du destin cellulaire, maintiennent les cellules terminales quiescentes. En tant que tel, dans les cellules terminales, l'acquisition du destin et la progression du cycle cellulaire sont régies par deux mécanismes agissant en parallèle mais de façon simultanée.

(2) Escargot et Scratch, deux facteurs de transcription appartenant à la superfamille Snail, agissant de manière redondante, contrôlent l'identité des cellules précurseurs neurales ainsi que la différenciation neuronale.

(3) la cycline-A, contre toute attente, est impliquée dans la dynamique des endocycles chez la drosophile. En outre, nous montrons que la cycline-A régule cette dynamique par une relocalisation subnucléaire d’une protéine appartenant au complexe de pré-réplication.

(4) des cellules précurseurs d'organes sensoriels, arrêtés en phase G2 du cycle cellulaire, ont la capacité de se diviser par auto-renouvellement avant d'entrer dans la division terminale. Nos données mettent en évidence le rôle développemental de l'arrêt en G2 : il synchronise les différents modes de division cellulaire avec les signaux contrôlant la différenciation terminal des précurseurs sensoriels.

Projets

Le cycle cellulaire et la polarité cellulaire

La diversité cellulaire est générée en partie par des divisions cellulaires asymétriques, dans laquelle les cellules précurseurs se polarisent et se divisent pour produire deux cellules filles ayant des destins différents. Les mécanismes contrôlant la polarisation des cellules précurseurs sont assez bien étudiés, néanmoins, ceux coordonnant la progression de la division cellulaire et la polarisation des cellules restent largement inconnus. Dans le lignage cellulaire aboutissant à la formation des soies sensorielles chez la drosophile, nous avons observé des interactions génétiques entre des facteurs contrôlant la division cellulaire et ceux impliqués dans la polarité cellulaire. Ces données sont à la base d'un projet qui constitue un axe essentiel de notre activité de recherche. Nous sommes certains que ces observations très prometteuses révéleront des liens entre la machinerie du cycle cellulaire, la polarisation des déterminants cellulaires et la morphogenèse tissulaire.

Analyse du contrôle de l'identité neuronale par des microARNs

La génération de différents types cellulaires est essentielle au développement des organismes pluricellulaires. Des expériences récentes montrent le rôle clé des microARNs dans les mécanismes régulant la temporalité et la synchronisation de la détermination et de la différenciation cellulaires. L'objectif de ce projet est d'analyser le rôle des microARNs dans le contrôle du destin neuronal.

Les soies mécanosensorielles de la drosophile adulte constituent un système modèle pour l'étude des mécanismes contrôlant le destin cellulaire. Dans ce système, nous avons des évidences montrant l'implication des microARNs dans le contrôle de l'identité des cellules. Nous proposons (1) d'analyser, au niveau des organes sensoriels de la drosophile, le phénotype induit par la perte et le gain de fonction de microARN candidats et (2) d'identifier les gènes cibles impliqués dans le contrôle de l'identité cellulaire. Cette étude sera réalisée par une combinaison d'approches de biologie cellulaire et moléculaire, de génétique ainsi que des méthodologies d'imagerie in vivo. Ce projet concerne l'analyse de processus fondamentaux liés à l'acquisition de l'identité neuronale, mécanisme conservé au cours de l'évolution. Ceci garantit que cette recherche aura des retombées d'ordre général.

Collaborations

  • Shelagh D. Campbell, Department of Biological Sciences, University of Alberta, Edmonton, Canada
  • Frédérique Peronnet, UMR 7622. Laboratoire de Biologie du Développement CNRS- UPMC.
  • Ghislaine Gayraud and Pascal Moyal, Laboratory of Applied Mathematics (LMAC-UTC), Compiegne,