Neural crest-derived cell and macrophage dialogue governs regeneration in vertebrates
Laplace-Builhé Béryl, Barthelaix Audrey, Tejedor Gautier, Luz-Crawford Patricia, Nguyen-Chi Mai, Mathieu Marc,Jorgensen Christian, Djouad Farida
En préparation
Nous avons vu précédemment que les macrophages et l’inflammation médiée par ces cellules jouent un rôle prépondérant lors de la régénération de la nageoire caudale chez la larve de zebrafish. Nous avons identifié l’axe TNFa/TNFR1 comme étant impliqué à la fois dans le recrutement et l’accumulation des macrophages dans un deuxième temps mais également comme étant nécessaire à la prolifération des cellules du blastème. Ainsi nous avons mis en lumière l’importance de la phase inflammatoire pour la mise en place du blastème. Cependant, les signaux permettant la polarisation des macrophages M1-like vers un phénotype M2-like dans la seconde phase du processus ne sont pas encore identifiés. Nous savons pourtant combien la régulation de l’inflammation est nécessaire pour la suite du processus et pour éviter l’altération du tissu blessé et l’établissement d’un tissu fibrotique. De plus, ce ne sont pas les seules cellules décrites dans la littérature dans les organismes régénératifs à participer à l’établissement d’un environnement permissif. En effet, dans la partie introductive nous avons
136 évoqué le rôle de l’innervation et notamment des cellules de Schwann ou des précurseurs des cellules Schwann dérivés de la crête neurale. Chez la salamandre et les mammifères, ces cellules dérivées de la crête neurale se réactivent après amputation et secrètent des facteurs neurotrophiques qui permettent aux cellules du blastème de proliférer. En plus de stimuler la prolifération de ces cellules, nous avons évoqué des travaux qui mettent en avant le rôle des cellules de la glie périphérique associées au nerf lors de lésions du système nerveux périphérique et qui joueraient un rôle dans le recrutement des macrophages mais également qui réguleraient leur phénotype, favorisant la repousse des fibres nerveuses ((Stratton and Shah, 2016) , voir 3.4.2). L’étude qui suit, se concentre sur le rôle d’une population dérivée de la crête neurale, identifiée à l’aide de la lignée tg(foxd3 : GFP), dans la régénération de la nageoire caudale. Nous avons observé la présence de cellules foxd3+ dans la nageoire des larves. En générant une lignée double transgénique tg(foxd3 :GFP ; rcn3 :GAL4/UAS :mCherry), afin de visualiser ces cellules et le mésenchyme de la nageoire,
nous avons pu mettre en évidence l’existence de cellules foxd3+ au sein du mésenchyme de la nageoire. De plus, après l’amputation de la nageoire nous observons un changement de morphologie des cellules du mésenchyme, foxd3+ et foxd3-, ainsi qu’une augmentation du signal GFP au sein du mésenchyme. Cependant et de manière intéressante, nous avons pu mettre en évidence la prolifération des cellules mésenchymateuses foxd3- subséquente à l’amputation. Grâce au suivi de ces cellules par microscopie confocale au cours du processus de régénération nous avons pu observer que ces divisions se produisent préférentiellement dans l’environnement proche des cellules foxd3+. Nous nous sommes donc intéressés au rôle de ces cellules et nous avons pour cela utiliser la lignée tg(Foxd3 :mCherry) ct110 dont les larves homozygotes produisent une protéine FOXD3 tronquée et non fonctionnelle (Hochgreb-Hägele and Bronner, 2013), générant ainsi un phénotype mutant. Nous avons montré que ces larves homozygotes (ct110) présentent des défauts de régénération à la fois lors de l’établissement du
137 blastème et de la prolifération au cours du processus de régénération. Ce phénotype laisse supposer que les cellules foxd3+ jouent un rôle important lors du processus de régénération. Pour mieux comprendre leur implication nous avons également utilisé un morpholino anti foxd3 (MOfoxd3) qui nous a permis de confirmer le phénotype observé chez les larves homozygotes ct110.
L’implication des cellules dérivées de la crête neurale avait déjà été investiguée dans ce modèle (Rojas-Muñoz et al., 2009). Les auteurs s’étaient en fait penchés sur la signalisation nrg1/ERBb dont on a décrit le rôle dans la partie introductive. Cette voie étant impliquée dans la prolifération des cellules du blastème, sans que la source produisant nrg1 ne soit identifiée. Cette voie étant importante pour la biologie et le développement des SCP, les auteurs avaient utilisé le mutant colourless qui possède une mutation sur le locus du gène sox10, et présente un défaut de développement des dérivés de la CN et notamment des cellules de Schwann. Cependant, ils n’avaient pas pu mettre en évidence de défaut de régénération chez ce mutant, et avaient conclu que les cellules de Schwann et autres dérivés de la CN, ne jouaient pas de rôle dans le processus de régénération comme c’est le cas dans d’autres espèces. Nous proposons que la nature de la population foxd3+ décrite dans notre étude est différente de celle décrite comme étant sox10+. En effet, en déplétant à l’aide du MOfoxd3 cette population dans la nageoire, nous avons pu observer une altération du pattern d’expression de la neuréguline 1, dont l’activation de la voie de signalisation est indispensable au bon déroulement du processus de régénération dans notre modèle. De plus, l’utilisation du morpholino nous a permis de montrer que la déplétion de foxd3 impacte à la fois le recrutement et la polarisation des macrophages, au cours du processus de régénération. Par la suite nous avons montré que l’inhibition de la voie nrg1 par des inhibiteurs chimiques altère également le recrutement et la polarisation des macrophages.
138 Ainsi, nous avons mis en évidence que lors de la régénération épimorphique, les CCN de la nageoire caudale chez la larve jouent un rôle crucial dans le processus de régénération épimorphique. D’une part ces cellules sont nécessaires à l’établissement et à la prolifération du blastème ; ce, probablement, via la sécrétion paracrine de facteurs mitogènes, à l’image des SCP chez le mammifère (Johnston et al., 2016). En effet, les cellules mésenchymateuses en division sont observées dans l’environnement immédiat des cellules foxd3+. Nous avons mis en évidence que l’activation de la signalisation NRG1/Erbb2,3 déjà décrite lors de la régénération cardiaque et de la nageoire chez le zebrafish (Gemberling et al., 2015; Rojas-Muñoz et al., 2009) dépendait directement et/ou indirectement de la présence des CCN dans la nageoire caudale. Nous avons démontré que les CCN et cette voie de signalisation jouaient un rôle dans le recrutement et la polarisation des macrophages. Nous proposons donc que les CCN
foxd3+ dans la nageoire gouvernent directement et indirectement l’établissement du blastème
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