Au cours de la formation de l'embryon de la mouche des fruits, les cellules germinales primordiales - les cellules souches qui formeront plus tard les ovules et le sperme - doivent voyager de l'extrémité de l'embryon jusqu'à leur emplacement final dans les gonades. Une partie de la migration primordiale des cellules germinales est passive; les cellules sont simplement poussées en place par les mouvements des autres cellules. Mais à un certain stade du développement, les cellules germinales primordiales doivent se déplacer d'elles-mêmes.

"Une grande partie de l'arrière-plan dans ce domaine a été établie en étudiant comment les cellules se déplacent en culture, et il y a ce modèle qu'elles déplacent en utilisant leur cytosquelette pour pousser leurs membranes à ramper", a déclaré Benjamin Lin, chercheur postdoctoral au laboratoire. de la directrice de l'Institut Whitehead, Ruth Lehmann. "Nous n'étions pas si sûrs qu'ils se déplaçaient réellement de cette façon in vivo."

Maintenant, dans un nouvel article publié le 14 septembre dans Science Advances , Lehmann, également professeur de biologie au Massachusetts Institute of Technology, et des chercheurs du Whitehead Institute et du Skirball Institute de la New York University School of Medicine montrent que les cellules germinales des embryons de mouches en croissance utilisent en fait une méthode de mouvement différente qui dépend d'un processus appelé flux cortical, similaire à la façon dont les bulldozers se déplacent sur des bandes de roulement rotatives. La recherche révèle également un nouvel acteur dans la voie qui régit ce mouvement des cellules germinales. "Ce travail nous rapproche un peu plus de la compréhension du réseau de régulation qui guide les cellules germinales dans leur voyage long et complexe à travers un paysage cellulaire en constante évolution", a déclaré Lehmann.

La recherche pourrait également fournir aux chercheurs un nouveau modèle pour étudier ce type de mouvement cellulaire dans d'autres situations - par exemple, il a été démontré que les cellules cancéreuses se déplacent via le flux cortical dans certaines conditions. "Nous pensons qu'il y a des implications plus générales pour ce mode de comportement migratoire qui vont au-delà des cellules germinales primordiales et s'appliquent également à d'autres cellules migratoires", a déclaré Lin.

Cellules en forme de ballon

Le premier indice que Lehmann et Lin ont découvert que les cellules germinales pourraient ne pas se déplacer comme les scientifiques le pensaient provenait d'une simple observation. "Lorsque nous avons commencé à étudier comment ces cellules germinales primordiales se déplacent dans l'embryon, nous avons constaté que les cellules gardaient en fait la forme d'un ballon pendant qu'elles se déplaçaient et qu'elles ne changeaient pas du tout de forme", a déclaré Lin. "C'est vraiment différent du modèle d'exploration."

Mais si les cellules ne se déplaçaient pas en rampant, comment se déplaçaient-elles dans l'embryon ? Pour en savoir plus, les chercheurs ont développé de nouvelles techniques pour imager les cellules germinales dans des embryons de mouches vivants et ont pu observer des grappes d'une protéine appelée actine reculer dans chaque cellule, alors que la cellule elle-même avançait.

"Il y a cette fine couche de cytosquelette d'actine juste sous la membrane des cellules appelée cortex, et elles se sont en fait déplacées en faisant "couler" ce cortex", a déclaré Lin. "C'est comme si vous pensiez à la bande de roulement d'un bulldozer qui recule alors que le bulldozer avance. Les cellules déplacent ce cortex vers l'arrière pour générer une friction pour faire avancer la cellule."

Lin émet l'hypothèse que cette méthode de mouvement est particulièrement bien adaptée aux cellules germinales se déplaçant à travers un embryon surpeuplé avec de nombreux types de cellules différents, car au lieu de dépendre de la reconnaissance de protéines spécifiques à "saisir" afin de se tirer à travers l'embryon, elle permet au germe cellules à se déplacer indépendamment. "Tout est assez individualiste pour les cellules germinales primordiales", a-t-il déclaré. "Ils ne se signalent pas du tout, tout le signal se trouve dans chaque cellule… Et les cellules germinales doivent se déplacer dans tellement de tissus différents qu'elles ont besoin d'une méthode de mouvement universelle."

Un nouveau rôle pour une protéine connue

Les chercheurs ont également trouvé de nouvelles informations sur la façon dont les cellules contrôlent cette forme de motilité. "Nous avons découvert qu'une protéine appelée AMPK peut contrôler cette voie, ce qui était vraiment inattendu", a déclaré Lin. "La plupart des gens la connaissent comme une protéine qui détecte l'énergie. Nous avons découvert que cette protéine était importante pour aider ces cellules à naviguer. C'est l'un de ces acteurs en amont qui peut contrôler la vitesse à laquelle la cellule va et dans quelle direction."

À l'avenir, les chercheurs espèrent cartographier l'ensemble de la voie qui permet aux cellules germinales d'arriver au bon endroit au bon moment du développement. Ils espèrent également en savoir plus sur les mécanismes derrière le flux cortical. "Nous voulons comprendre ce qui est important pour établir ces flux", a déclaré Lin. "Nos découvertes ici pourraient avoir des implications non seulement pour les cellules germinales, mais aussi pour d'autres cellules migrantes." + Explorer plus loin

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