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Actualités | Comment la structure cellulaire influence le développement embryonnaire : le rôle des jonctions serrées
Actualités | Comment la structure cellulaire influence le développement embryonnaire : le rôle des jonctions serrées
Au cours du développement embryonnaire humain, des signaux moléculaires dirigent la division et la différenciation des cellules, déterminant ainsi leur position et leur identité dans l’embryon. La gastrulation est une étape fondamentale durant laquelle une couche unique de cellules souches embryonnaires se différencie en trois feuillets cellulaires distincts, à l’origine des futures structures de l’organisme.
Des recherches récentes suggèrent que les jonctions serrées entre les cellules pourraient jouer un rôle essentiel dans ce processus. Des chercheurs du centre de recherche sur les cellules iPS des Gladstone Institutes ont découvert que ces jonctions sont indispensables à la gastrulation embryonnaire humaine, ouvrant de nouvelles perspectives pour la recherche sur les cellules souches et la conception de modèles expérimentaux associés.
Gastrulation et avancée scientifique
Lors de la gastrulation, les cellules souches embryonnaires se différencient en trois feuillets embryonnaires. L’étude de ce processus a pris une place importante en médecine régénérative. Les scientifiques le modélisent souvent à l’aide de cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS), obtenues à partir de cellules adultes et capables de se différencier en n’importe quel type de cellule somatique.
En étudiant la gastrulation avec des cellules iPS, les scientifiques ont constaté que les cellules réagissaient différemment bien qu’elles aient toutes été stimulées par BMP4, une molécule de signalisation essentielle. La raison pour laquelle seules certaines cellules se différencient en types cellulaires distincts malgré la réception du même signal BMP4 restait inconnue.
La chercheuse principale, la Dre Ivana Vasic, a observé que les cellules iPS se regroupaient dans les boîtes de culture et formaient des jonctions serrées, des barrières censées empêcher le passage des molécules de signalisation entre les cellules. Elle a également constaté que ces jonctions ne se formaient pas toujours correctement.
Influence des jonctions serrées sur la gastrulation
Des expériences complémentaires ont montré que les jonctions serrées se formaient normalement lorsque les cellules étaient cultivées dans un espace moins confiné. Après l’ajout de BMP4, seules les cellules situées à la périphérie du groupe recevaient un signal suffisant pour amorcer leur différenciation.
La Dre Vasic a déclaré : « Les jonctions serrées entre les cellules semblent les empêcher de répondre aux signaux BMP4, mais les cellules périphériques ne forment pas de jonctions serrées avec d’autres cellules, ce qui leur permet de recevoir le signal BMP4 le plus intense. »
Pour confirmer l’importance des jonctions serrées dans la gastrulation, les chercheurs ont utilisé l’édition génétique CRISPR afin de bloquer la production de TJP1, une protéine essentielle de ces jonctions. En l’absence de TJP1, toutes les cellules ont répondu à BMP4, et pas seulement les cellules périphériques.
Le professeur Yamanaka a expliqué : « Nos expériences ont montré que la suppression des jonctions serrées permettait à toutes les cellules de répondre à BMP4. Cela indique que ces jonctions font écran aux signaux dans le modèle de gastrulation et que la structure cellulaire est déterminante dans la réception des signaux de différenciation. »
Nouvelles avancées dans la recherche sur les cellules germinales
L’équipe a également constaté que l’inhibition de TJP1 entraînait non seulement une réponse à BMP4, mais aussi la production de cellules semblables aux cellules germinales primordiales. Dérivées de cellules iPS, elles ressemblent, par leur forme et leur fonction, aux cellules précurseurs des spermatozoïdes et des ovocytes humains.
La Dre Vasic a déclaré : « L’inhibition de TJP1 nous a offert une nouvelle méthode pour produire efficacement ces cellules germinales uniques, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour traiter l’infertilité féminine. »
Applications potentielles
L’équipe espère que ces résultats permettront d’améliorer les techniques de conversion des cellules souches, notamment pour produire des ovocytes humains. La Dre Vasic a fondé Vitra Labs afin d’appliquer cette méthode au traitement de l’infertilité féminine, en particulier à la production d’ovocytes destinés à la fécondation in vitro.
Elle a ajouté : « Nous essayons de reproduire la biologie de la formation des ovocytes et espérons que cette méthode permettra de produire des ovocytes utilisables en FIV. »
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