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Actualités scientifiques

Cil : Il plie mais ne rompt pas

Reconstruction en 3D de l’architecture interne du cil endothélial.

Endothelial cilia mediate low flow sensing during zebrafish vascular development.

Goetz JG(1), Steed E(1), Ferreira RR(1), Roth S(1), Ramspacher C(1), Boselli F(1), Charvin G(1), Liebling M(2), Wyart C(3), Schwab Y(4), Vermot J(5).

Cell Rep 13 mars 2014


20 février 2014

Des bactéries aux mammifères, les cils cellulaires sont des structures incontournables du vivant. Leur rôle est cependant souvent mal connu. Grâce à une technique d’imagerie innovante, l’équipe de Julien Vermot à l’IGBMC a pu visualiser en temps réel le rôle des cils endothéliaux lors du développement du système vasculaire chez le poisson zèbre, mesurer les forces qui stimulent la déformation des cils dans les vaisseaux et reconstruire en trois dimensions l’architecture interne du cil. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs révèlent que les cils des cellules endothéliales ont une fonction essentielle dans le développement du système vasculaire.  Ces travaux sont publiés le 20 Février 2014 dans le journal Cell Reports.

 

Alors que pendant de nombreuses années, ils n’ont guère éveillé l’intérêt des biologistes, ces structures filiformes à la surface des cellules gagnent peu à peu leurs titres de noblesse. Qu’ils soient moteurs ou non, les cils présentent de nombreuses fonctions essentielles à certains organes et organismes. Ceux présents dans le nez sont notamment indispensables pour la perception des odeurs, dans l’oreille interne ils détectent les mouvements de la tête et permettent ainsi de garder l’équilibre. Lorsqu’ils sont défectueux, des différents désordres peuvent se manifester ; l’obésité, ainsi que des troubles de la fertilité, musculaires, rénaux ou pulmonaires ont été associés à des problèmes de la fonction des cils. Ces structures jouent également un rôle primordial au cours du développement embryonnaire et peuvent entrainer de fâcheuses conséquences telles qu’une disposition inversées des organes internes, quand ils sont déficients.

 

L’équipe de Julien Vermot à l’IGBMC s’est intéressée au rôle des cils présents sur les cellules endothéliales, les cellules qui forment les vaisseaux sanguins, au cours du développement. Chez le poisson zèbre, quelques heures après la fécondation, la majorité des cellules endothéliales du système circulatoire sont ciliées. Les chercheurs ont démontré que ce sont des méchanosenseurs, des dispositifs très sensibles capables de détecter les infimes mouvements des cellules sanguines qui circulent dans les vaisseaux en formation. En l’occurrence, ils ploient sous l’impulsion du flux sanguin avec un angle de courbure proportionnel à la force du flux. Dans le système vasculaire en cours de formation, le cœur bat très faiblement, les cils permettent d’amplifier ces légers remous du sang. Et s’ils sont absolument indispensables au développement précoce du système vasculaire, ils disparaissent à mesure que le cœur se développe et que l’écoulement du sang se fait plus puissant.

 

Grace à une approche mêlant microscopie photonique et électronique, l’équipe de Julien Vermot a pu mesurer la courbure des cils en fonction de la force du flux et parallèlement reconstruire en 3D l’architecture interne d’un cil. Ceci leur a permis de prédire les propriétés mécaniques de cette structure et de mettre en évidence son extraordinaire sensibilité. En effet, les cils des cellules endothéliales sont 3 fois plus flexibles que d’autres structures similaires présentes dans l’organisme adulte telles que ceux du rein, leur permettant ainsi de distinguer de très petites variations de flux. Au niveau cellulaire, la courbure du cil se traduit par une augmentation de la concentration de calcium. Les chercheurs révèlent ainsi que la formation du système vasculaire au cours du développement dépend des forces de flux sanguin et des angles de courbure des cils. 

 

Pour la première fois in vivo, ces résultats démontrent le rôle essentiel des cils des cellules endothéliales dans les premières étapes du développement du système vasculaire. Ils ouvrent des perspectives sur la compréhension de la formation des vaisseaux sanguins, un processus particulièrement important dans la progression des tumeurs. Tout comme le tissu sain, une tumeur requiert de l’oxygène et des nutriments pour continuer à croitre et induit pour cela la formation de nouveaux vaisseaux. Ces résultats apportent également un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires amenant à l’athérosclérose, une pathologie responsable de la majorité des maladies cardio-vasculaires, au cours de laquelle comme lors du développement, les cils endothéliaux pourraient être impliqués. 

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