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.

Laboratory website: http://gholab.snv.jussieu.fr/SiteGHO/Home_page_Gho_Lab.html

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.

Modélisation de la dynamique temporelle des divisions des cellules précurseurs neurales au sein de l'épithélium dorsal de la drosophile.

Les soies mécanosensorielles qui couvrent la partie dorsale du thorax de la drosophile sont formées au sein de l'épithélium à partir de cellules précurseurs. Ces dernières sont organisées en rangées, s’étendant sur toute la longueur, parallèles à la ligne médiane. Ces cellules précurseurs restent arrêtées environ 10 heures en phase-G2 puis entrent en division pour générer les cellules formant chaque soie sensorielle.
L'objectif de ce projet est d'étudier la dynamique temporelle de cette entrée en division.
Nous avons analysé la dynamique des divisions des cellules précurseurs à l'aide de techniques d'imagerie in vivo. Nous avons observé qu'au sein de chaque rangée, la division de chaque cellule précurseur suit globalement une vague centrifuge. Ainsi, la plupart des cellules précurseurs localisées antérieurement ou postérieurement entrent en division plus tardivement que les cellules précurseurs localisées centralement.
Notre hypothèse de travail est qu’un signal de nature inconnue se propage de la partie centrale vers les régions antérieure et postérieure du thorax rendant les cellules précurseurs compétentes pour l’entrée en mitose. Au sein de cette vague, un processus stochastique déclencherait la division de précurseurs. Le projet consiste à identifier le signal et les mécanismes cellulaires et moléculaires permettant sa propagation de cellule en cellule. Nous envisageons également de modéliser la vague de division selon un processus de contagion en prenant en considération l'influence des cellules de la même rangée ainsi que celles appartenant aux rangées adjacentes. L'étudiant tester également expérimentalement les prédictions issues du modèle dans des contextes génétiques mutants.

Collaborations

  • Shelagh D. Campbell, Department of Biological Sciences, University of Alberta, Edmonton, Canada
  • Frédérique Peronnet, UMR 7622. Laboratoire de Biologie du Développement CNRS- UPMC.
  • Hédi Soula, Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Paris.