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Actualités scientifiques

L’orientation asymétrique des cils dans l’organisateur droite-gauche du poisson zèbre

Cartographie des cils moteurs à très haute résolution

20 novembre 2018

La chiralité est une propriété d'asymétrie entre un objet et son image miroir ; l’étymologie du mot « chiral  », signifiant « main » en grec ancien fait référence au fait que la main droite et la main gauche, bien qu’images l’une de l’autre dans une symétrie par rapport à un plan, ne sont pas superposables. La plupart des molécules, de nombreux types de cellules mais aussi de médicaments présentent cette asymétrie dont dépendent certaines de leurs propriétés. L'équipe de Julien Vermot à l'IGBMC (CNRS/Inserm/Université de Strasbourg) avec l'aide du groupe de Willy Supatto (Ecole Polytechnique, Paris) et Andrej Vilfan (Max Planck Insitute, Göttingen) a utilisé des techniques de pointe en imagerie pour montrer que les cils à la surface des cellules de l’organisateur droite-gauche du poisson-zèbre présentent une orientation chirale entre les côtés droit et gauche. Ces travaux révèlent que les tissus, tout comme les molécules et les cellules, ont des propriétés chirales et pourraient aider à comprendre comment les axes de symétrie sont brisés au cours de la genèse des organes. Des résultats publiés dans la revue Cell reports le 20 novembre 2018.

 

La répartition asymétrique de certains organes tels que le cœur s’établit très tôt au cours de l’embryogénèse. Des résultats antérieurs ont indiqué que la mise en place de l’axe d’asymétrie dépend de propriétés motrices des cils situés à la surface des cellules. Ces cils peuvent générer des flux en fonctionnant comme des hélices. Dans une précédente étude, l’équipe de Julien Vermot avait proposé que des molécules chimiques transportées par un tel flux permettent de briser l’axe de symétrie embryonnaire. En utilisant des outils d’imageries intravitales basées sur la microscopie multiphotons et des approches d’analyses d’image dédiées, les chercheurs ont pu analyser l’orientation de cils moteurs et montrer que ces cils se positionnent de manière asymétrique.  

 

Les chercheurs ont ensuite souhaité établir l’origine de cette chiralité. Ils ont montré que lorsque la mobilité des cils était affectée, l’orientation asymétrique des cils était anormale. Ils se sont ensuite intéressés à une propriété bien connue des cellules : la polarité planaire. La polarité planaire permet aux cellules de s’orienter dans l’axe des tissus en agissant comme une boussole. Sans elle, le cœur, les poumons, la peau et d'autres organes ne se développeraient pas convenablement. Les chercheurs ont observé que l’orientation des cils devenait symétrique lorsque la polarité des cellules était défectueuse. Les chercheurs en ont conclu que l’activité mécanique des cils ainsi que la polarité cellulaire fonctionnent de concert pour établir la chiralité.

 

Si la polarité planaire est en partie responsable de l’orientation asymétrique des cils, elle n’explique pas entièrement le mécanisme par lequel les cils s’orientent asymétriquement. Les chercheurs supposent que d’autres facteurs sont à prendre en compte : la structure asymétrique du cil pourrait se répercuter sur leur positionnement au fur et à mesure de leurs battements et l’ancrage du cil ainsi que son alignement dans la cellule pourraient aussi être impliqués.

 

En révélant ces propriétés inattendues d’organisation asymétrique des tissus, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives sur la compréhension du rôle de la chiralité sur la forme et le positionnement de nos organes.

 

Cette étude a été financée par l’ANR, la FRM, the EMBO Young Investigator Program, l’ERC et par l’Agence de recherche de Slovénie.

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