C.2.b Contrôle moléculaire de la spécification des cellules à

Etant donné que je me suis tout particulièrement intéressée aux cellules à cristaux durant ma thèse, je décrirai ci-dessous le contrôle de leur développement avec plus de détails que pour les plasmatocytes ou les lamellocytes.

Au cours de l’hématopoïèse larvaire, au niveau de la glande lymphatique comme au niveau des hémocytes circulants, l’expression de LZ est nécessaire et suffisante à la spécification des cellules à cristaux (Lebestky et al., 2000). Comme dans l’embryon, LZ coopère avec le facteur pan-hématopoïétique SRP pour induire l’expression de marqueurs de différenciation des cellules à cristaux tels que les prophénoloxidases PPO1/Bc et PPO2/PO45 (Ferjoux et al., 2007; Fossett et al., 2003).

De plus, il a été démontré qu’au cours de l’hématopoïèse larvaire l’induction du destin cellules à cristaux est dépendante de la voie de signalisation Notch aussi bien dans les cellules circulantes que dans la glande lymphatique (Duvic et al., 2002; Lebestky et al., 2003; Mukherjee et al., 2011). Un premier rôle de la voie Notch passe par une activation canonique de cette voie par son ligand Serrate (Ser) et requiert le facteur de transcription Suppressor of Hairless (Su(H)). Ainsi, la perte de fonction de N (utilisation d’un allèle thermosensible ou surexpression d’une forme dominante négative de N), Su(H) ou Ser entraine une diminution du nombre de cellules à cristaux alors que la surexpression de Ser ou d’une forme constitutivement activée de N (Nintra) induit une augmentation de leur nombre (Duvic et al., 2002; Lebestky et al., 2003). Les travaux de Lebestky et al., (2003) montrent que la voie Notch agit en amont de lz pour induire son expression dans les précurseurs de cellules à cristaux.

Dans la glande lymphatique, l’étude de la voie Notch a aussi conduit à l’identification du PSC caractérisé alors par l’expression spécifique de Ser (Lebestky et al., 2003). Il a été initialement proposé que le PSC agisse comme un « centre de signalisation » nécessaire à la spécification des cellules adjacentes en cellules à cristaux. Cependant, ce modèle s’est avéré inexact : le PSC n’est pas requis pour la différenciation des cellules à cristaux mais d’autres cellules exprimant également Ser localisées dans la zone corticale à proximité des cellules Lz+ seraient responsables du signal induisant le développement des cellules à cristaux

Figure 11 : Représentation schématique du rôle de la voie de signalisation Notch au cours de l’hématopoïèse larvaire.

La liaison du ligand serrate au domaine extra-cellulaire du recepteur transmembranaire Notch (NECD) entraine le clivage de Notch et la libération de son domaine intra-cellulaire (NICD) qui va alors être transloqué dans le noyau ou il va avec interagir avec suppressor of Hairless (Su(H)) pour activer (directement ou indirectement) la transcription de Lozenge (lz). L’activation canonique de la voie Notch permet ainsi la spécification des cellules à cristaux larvaires à partir de progéniteurs ou de plasmatocytes ainsi que le contrôle de leur nombre. L’activation non canonique de la voie Notch fait quant à elle intervenir Sima. Ce facteur de réponse à l’hypoxie stabilise Notch dans les endosomes précoces, favorise son clivage par la presenilin et sa translocation dans le noyau ou il va, en coopération avec Lozenge (Lz) et suppressor of Hairless (Su(H)), activer la transcription de ses gènes cibles comme hindsight (hnt) et klumpfuss (klu). Cette activation de la voie Notch indépendamment du ligand permet la maintenance du lignage Lz+.

Spécification des cellules à cristaux

Transdifférenciation plasmatocyte>cellule à cristaux contrôle du nombre

Maintenance du lignage Lz+

Acquisition des caractères spécifiques des cellules à cristaux matures Répression des destins alternatifs

Contrôle du nombre

VOIE NOTCH CANONIQUE VOIE NOTCH NON CANONIQUE

Serrate Metallo- protéinase + Presenilin NICD NECD NICD/Su(H) Yorkie Scalloped lz ? NICD/Su(H)/Lz Sima Endosome précoce Hnt klu

30 (Crozatier et al., 2004) (figure 11A). Une étude récente a conforté ce modèle en démontrant que l’expression de Yorkie et Scalloped, deux composants de la voie Hippo, promeuvent l’expression de Ser dans ces cellules de la zone corticale et sont requis pour la spécification des cellules adjacentes en cellules à cristaux (Ferguson et Martinez-Agosto, 2014a; Ferguson et Martinez-Agosto, 2014b). Une étude publiée en parallèle suggère elle que la voie Hippo contrôle le développement des cellules à cristaux à la fois de façon non autonome via la voie Notch et de façon autonome en activant directement la transcription de lz (Milton et al., 2014). De plus, l’identification de cibles directes de N/Su(H) en culture cellulaire a conduit à mettre en évidence que N/Su(H) coopère avec LZ dans les cellules à cristaux pour activer la transcription de certains gènes tels que hindsight, qui est impliqué dans l’endoréplication des cellules à cristaux, et klumpfuss qui réprime le destin alternatif (Terriente-Felix et al., 2013). Il semble donc que la voie Notch canonique agisse à différents niveaux dans le développement des cellules à cristaux de la glande lymphatique : d’une part elle induit l’expression de LZ et d’autre part elle coopère avec ce dernier pour verrouiller le destin cellule à cristaux. De la même façon, on notera que l’expression de RUNX1 dans les CSH est induite par Notch1 chez le poisson-zèbre (Burns et al., 2005), que Notch1 et RUNX coopèrent dans le spécification des lymphocytes T (Guo et al., 2008) et que CSL (l’orthologue de Su(H)) semble coopérer avec RUNX1 pour réguler la transcription dans des cellules de leucémies lymphoblastiques T (Wang et al., 2011a), suggérant une conservation fonctionnelle des liens entre voie Notch et facteurs RUNX dans la régulation de l’hématopoïèse.

Une activation non canonique de la voie Notch contrôle également le développement des cellules à cristaux. Cette voie cellulaire autonome et indépendante du ligand Ser (ou Delta) mais nécessite N, Su(H) et le facteur Sima, l’orhologue de Hifα, un facteur clé de la réponse à l’hypoxie, qui est exprimé à des niveaux élevés dans les cellules à cristaux même en condition de normoxie. Sima semble stabiliser l’internalisation de N dans des endosomes précoces et son clivage par la présiniline indépendamment de son ligand ce qui permettrait l’expansion des précurseurs Lz+ et leur différenciation en cellules à cristaux matures (Mukherjee et al., 2011) (figure 11B). Ainsi, une baisse d’oxygène dans l’environnement est suffisante pour stabiliser d’avantage Sima et donc Notch et induire une augmentation du nombre de cellules à cristaux. De façon intéressante, une régulation similaire de la voie Notch par l’hypoxie et Hif-1α a été mise en évidence chez les mammifères notamment lors de la différenciation myogénique et dans le cancer du sein (Gustafsson et al., 2005; Villa et al., 2014).

31 Par ailleurs, en absence d’Asrij, une protéine conservée impliquée dans l’endocytose, la relocalisation de N dans les endosomes précoces coïncide avec une augmentation drastique du nombre de cellules à cristaux dans la glande lymphatique. Ce phénotype suggère donc qu’Asrij pourrait intervenir dans la restriction du nombre de cellules à cristaux en contrôlant le trafic intracellulaire de N (Kulkarni et al., 2011).

Il est également intéressant de noter ici que, bien que la perte de fonction zygotique de

N induise une diminution de leur nombre dans l’embryon (Lebestky et al., 2003), des analyse

clonales et de surexpression ont permis de montrer que la voie Notch n’est pas requise ni suffisante pour la spécification des cellules à cristaux embryonnaires (Bataillé et al., 2005). A l’inverse, les résultats récemment obtenus pointent un rôle de cette voie de signalisation au cours de la différenciation des cellules à cristaux chez la Drosophile adulte (Ghosh et al., 2015).

Enfin, il a récemment été montré que, dans les îlots sessiles, les cellules à cristaux sont produites par transdifférenciation des plasmatocytes en réponse à l’activation de la voie Ser/N (Leitão et Sucena, 2015). Ce processus de transdifférenciation ne semble pas expliquer l’origine de toutes les cellules à cristaux : dans l’embryon ces cellules émergent à partir de cellules sanguines encore non différenciées en plasmatocytes (Bataillé et al., 2005) et dans la glande lymphatique il semble que la séparation entre le lignage plasmatocyte et cellules à cristaux ait lieu au cours du second stade larvaire, alors qu’aucun signe de différenciation n’est encore visible (Krzemien et al., 2010).

I.C.2.c. Contrôle moléculaire de la spécification des