Mécanismes responsables de la croissance tissulaire

Au sein d’un tissu adulte, le nombre de cellules reste constant, et toute nouvelle cellule produite par division cellulaire a besoin d’être compensée par la perte d'une autre cellule. En revanche, pendant la croissance postnatale, un excès de cellules doit être produit par rapport aux cellules perdues pour générer un nombre suffisant de cellules assurant l'expansion tissulaire tout en maintenant leur fonction. Les mécanismes qui assurent la croissance postnatale, de la naissance à l'âge adulte, sont très peu connus.

Dans une nouvelle étude, qui fait la couverture de ce numéro de Cell – 30 avril 2020, dirigée par Cédric Blanpain – directeur du Laboratoire des Cellules souches et cancer, Faculté de Médecine, Université libre de Bruxelles et chercheur Welbio -, Sophie Dekoninck et ses collègues ont mis au jour les mécanismes qui permettent l’expansion de l’épiderme durant la croissance postnatale. Cette étude a été réalisée en collaboration avec l’Université de Cambridge, Royaume-Uni (Pr B. Simons et E. Hannezo) et la KU Leuven (Pr T. Voet et A. Sifrim). Les chercheurs ont utilisé une approche multidisciplinaire combinant le traçage de lignées, la cinétique de prolifération cellulaire, l’analyse moléculaire des cellules uniques et la modélisation mathématique.

En effectuant des études morpho-métriques combinées à une analyse clonale de traçage génétique, les chercheurs ont enregistré le comportement d’une population de cellules souches unique, les progéniteurs développementaux : leur croissance récapitule grosso modo la croissance tissulaire, au cours du développement postnatal. Ils ont ainsi démontré que la peau de la queue de souris s'était agrandie de quinze fois entre la naissance et l’âge adulte.

D’une manière étonnante, alors que la peau grandit de manière constante, le taux de division cellulaire diminue progressivement avec le temps durant toute la croissance postnatale. « Les modélisations mathématiques de nos données suggèrent que la croissance tissulaire est obtenue grâce à un déséquilibre constant en faveur de la production de nouvelles cellules par auto-duplication, par rapport à la perte de cellules, et par une diminution progressive du taux de division cellulaire tout au long du développement postnatal » commente Sophie Dekoninck, la première auteure de l’étude. Les chercheurs suggèrent que ce principe favorise une croissance optimale de la peau, permettant à la peau de croitre de façon robuste et linéaire, tout en maintenant constante la proportion de progéniteurs développementaux et de cellules différenciées afin de conserver l'intégrité et la fonction de la peau.

Afin de définir les bases de l'hétérogénéité cellulaire des progéniteurs développementaux, les chercheurs ont effectué un séquençage d'ARN unicellulaire des cellules cutanées sur des souris de différents âges afin d’analyser les progéniteurs développementaux, les cellules souches adultes et leurs descendants plus différenciés. « Ces données révèlent la caractéristique moléculaire des progéniteurs du développement, qui constituent une population très homogène proliférant et s’amplifiant activement.

Au contraire, la transition de la croissance tissulaire vers la vie adulte est associée à une hétérogénéité accrue des cellules souches et des progéniteurs façonnant l'architecture et la fonction de la peau adulte. Ces données ouvrent la voie à des nouveaux projets de recherche fascinant pour l'avenir », commente le Professeur Cédric Blanpain.

Enfin, les chercheurs ont constaté que l'orientation des divisions cellulaires des progéniteurs était corrélée à celle des protéines du tissu sous-jacent, ce qui montre que les contraintes mécaniques pendant la croissance postnatale influencent l'orientation de la division cellulaire des progéniteurs du développement qui contrôlent la formation des tissus.

En conclusion, cette nouvelle étude dévoile la dynamique et les mécanismes qui permettent l'expansion tissulaire postnatale et montre que les progéniteurs développementaux contrôlent l’optimisation de la croissance postnatale en maintenant une densité constante entre les progéniteurs et les cellules différenciées, ce qui permet une expansion tissulaire harmonieuse tout en maintenant la fonction tissulaire.

Cette recherche a été financée par l’ERC, WELBIO, le FNRS, le Télévie, la Fondation ULB, la Fondation Julie et Françoise Drion et la Fondation Baillet-Latour.

Source : ULB

Illustration : Laboratoire des Cellules souches et cancer

Références: Dekoninck, S., Hannezo, E., Sifrim, A., Miroshnikova, Y. A., Aragona, M., Malfait, M., … Blanpain, C. (2020). Defining the Design Principles of Skin Epidermis Postnatal Growth. Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.015