Fibres de stress expansives : un nouvel acteur dans le contrôle de la morphogenèse !

Comprendre les mécanismes qui contrôlent la formation des organes et des tissus constitue un enjeu fondamental en biologie. Les réseaux d'actomyosine, formés par l'assemblage de protéines d’actine et de myosine, jouent un rôle crucial dans cette morphogenèse. Les réseaux d'actomyosine sont connus pour générer des forces contractiles qui réduisent la taille des cellules afin de façonner les cellules et les tissus au cours de la morphogenèse. Cependant, il a été observé que l’expansion des cellules et des tissus contribuent également à la morphogenèse tissulaire, et dans certains cas ces expansions sont accompagnées d’une augmentation, et non d’une réduction, du réseau d’actomyosine. Ainsi, les cellules sont confrontées à une situation conflictuelle entre le renforcement du réseau d’actomyosine et le comportement d’expansion de la cellule ou du tissu. Actuellement, aucune donnée scientifique ne permet d’expliquer ce conflit.

En prenant comme modèle l'ovaire de drosophile, les chercheurs ont exploré quand, où et comment les cellules épithéliales gèrent ce conflit grâce à des techniques de pointe en imagerie. Avec cette étude, ils démontrent l’existence d’onde d’expansion cellulaire, constituant un nouveau système morphogénétique qui permet d’intégrer le remodelage des cellules et l’élongation des chambres à œufs. Ce comportement d'expansion des cellules épithéliales est associé à l'émergence d’un nouveau type de fibres de stress basales. La microscopie à super-résolution et la technique de manipulation laser révèlent que ces nouvelles fibres de stress présentent une mécanique non contractile, des structures non linéaires et une séparation spatio-temporelle des signaux d’actine et de myosine, révélant ainsi la découverte de propriétés expansives. La modélisation biophysique intégrant ces propriétés expansives simule les ondes d’expansion cellulaire. Ainsi, ces fibres de stress expansives fournissent un mécanisme non conventionnel, par opposition aux propriétés contractiles de l'actomyosine, pour expliquer comment les cellules épithéliales se développent pour s'adapter à la croissance et à l'élongation des chambres à œufs.

Ce travail montre pour la première fois les propriétés expansives de l'actomyosine en tant que facteur clé de la morphogenèse, et propose une explication au conflit entre le renforcement des réseaux d'actomyosine et l'expansion cellulaire.

Figure : Représentation schématique du modèle. A) Les fibres de stress contractiles existent dans les cellules épithéliales folliculaires de la chambre à œuf de la drosophile pendant le stade de la pré-onde ; ces fibres de stress contractent les cellules épithéliales tandis que celles-ci conservent leur forme de colonne. B) Les fibres de stress expansives apparaissent dans les cellules épithéliales folliculaires pendant le stade d’expansion ; ces nouvelles fibres de stress servent à étendre les cellules épithéliales pour le remodelage cellulaire (y compris l'aplatissement et l'allongement) afin de permettre l'élongation de la chambre à œuf. C) Comparaison entre les fibres de stress contractiles et expansives : les fibres de stress expansives présentent des structures non linéaires et avec des branches courtes (droite), contrairement aux structures linéaires observées dans les fibres de stress contractiles (gauche).
 

En savoir plus : Li, S., Liu, ZY., Li, H. et al. Basal actomyosin pulses expand epithelium coordinating cell flattening and tissue elongation. Nat Commun 15, 3000 (2024). doi.org/10.1038/s41467-024-47236-1.