Les “cellules caméléon” : une piste pour une meilleure cicatrisation ?

Embryon de drosophile en cours de fermeture dorsale. La région en couleur est la zone de soudure de l’épiderme. Les cellules caméléon se trouvent à la jonction des deux compartiments, celui d’origine (en vert) et celui de destination (en rouge). © Fanny Serman et Stéphane

Des cellules qui, de manière surprenante, changent d'identité pendant l'embryogénèse viennent d'être mises en évidence chez la drosophile par des chercheurs du CNRS et de l'Université de Nice (1). En étudiant ces « cellules caméléon » dans un modèle de cicatrisation, les scientifiques ont démontré qu'elles favorisent le relâchement de la tension tissulaire, permettant à l’épiderme de se souder parfaitement. Publiés le 8 juin dans PloS Biology, ces travaux révèlent comment les tissus s’adaptent lors de leur soudure pendant le développement embryonnaire. Ils pourraient ouvrir une nouvelle voie de recherche en médecine régénérative.

Les cellules qui composent les organismes multicellulaires ne sont pas identiques. Il en existe différents types : cellules de la peau, du foie, neurones... Issues de cellules « précurseurs » non spécialisées, ces cellules se spécialisent grâce au mécanisme de différenciation. De plus, pendant le développement embryonnaire, les cellules sont organisées en compartiments étanches qui s'avèrent essentiels à l’assemblage correct des organes (2). Au sein de ces compartiments, les cellules obéissent à deux règles : une fois différenciées, elles conservent cette identité qui leur est propre, et, les cellules d’un compartiment donné restent ensemble, ne se mélangeant jamais avec celles d’un autre compartiment.

Les chercheurs ont mené leur étude sur des embryons de drosophile (3) pendant la « fermeture dorsale ». Au cours de cette étape clé de la morphogénèse (4) chez la drosophile, deux épidermes se rencontrent et se referment. Ce phénomène de soudure tissulaire est semblable à la soudure d’une plaie après coupure, et représente donc un bon modèle de cicatrisation. En observant les embryons vivants au cours de la fermeture dorsale, les scientifiques ont remarqué un type de cellules qui brise les deux lois évoquées ci- dessus. En effet, ces « cellules caméléon » (5) sont capables de changer d'identité puis de compartiment, et ce dans des conditions normales de développement de l'embryon (sans blessure par exemple).

Le changement d'identité ou plasticité cellulaire était déjà connu dans des cas pathologiques (régénération suite à une blessure ou une pathologie, etc), où le plus souvent, la re-différenciation de la cellule requiert une ou plusieurs divisions cellulaires. Ici, la plasticité cellulaire se produit sans passer par cette étape. Les chercheurs ont démontré qu'elle était contrôlée par des gènes spécifiques qui interviennent également dans la régénération tissulaire de la drosophile adulte : il s'agit de la voie de signalisation JNK, qui existe aussi chez les vertébrés. Ce mécanisme de plasticité cellulaire génétiquement contrôlé est un comportement cellulaire unique, qui n'avait encore jamais été observé dans le développement embryonnaire.

Une fois différenciées, les cellules caméléon changent de compartiment cellulaire alors que les frontières de celui-ci étaient réputées infranchissables. Et, plus le nombre de cellules ayant migré dans le compartiment de destination est important, plus la tension au sein des tissus diminue. Les scientifiques ont découvert que le mécanisme de plasticité cellulaire des cellules caméléon induisait, via un processus encore inconnu, des mouvements d'intercalation de cellules annexes, ce qui confère aux tissus la capacité à s’adapter aux variations de tension qui ont lieu au cours de la morphogénèse de l’embryon.

Pour cela, une zone appelée « compartiment de relaxation » est créée : elle permet aux tissus (ici, l’épiderme) de relâcher leur tension pendant la soudure tissulaire. Dès lors, la soudure entre les tissus pendant la fermeture dorsale de l'embryon de la drosophile (phénomène semblable à la cicatrisation de l’épiderme) peut avoir lieu de façon parfaite, c’est-à-dire sans cicatrice visible. Ces travaux mettent en évidence un nouveau mécanisme de plasticité cellulaire pendant la morphogénèse. Compte tenu des similitudes observées entre le phénomène de soudure tissulaire ici étudié et la cicatrisation, ces résultats pourraient apporter une nouvelle voie d’étude des mécanismes cellulaires en jeu lors de la cicatrisation.

1) appartenant notamment à l'Institut de biologie du développement et cancer (IBDC, CNRS/Université de Nice).

2) Ces compartiments sont appelés segments chez les insectes ou rhombomères dans le cerveau antérieur des vertébrés.

3) un organisme très souvent utilisé comme système modèle

4) La morphogénèse est une étape de l‘embryogénèse pendant laquelle se développent les formes et organes d'un organisme.