Principales voies de signalisation impliquées

3.2.1.1. Facteurs de croissance

La prolifération des cellules souches/précurseurs rétiniens de la ZMC est stimulée par des facteurs de croissance. Chez le poisson rouge adulte ou le jeune poussin, elle est augmentée en réponse à l’injection intraoculaire d’EGF (Epidermal Growth Factor) ou d’IGF-1 (Insulin-like Growth Factor d’IGF-1), mais pas de FGF2 (Fischer and Reh, 2000) ; (Fischer et al., 2002) ; (Boucher and Hitchcock, 1998). Ces facteurs stimulent aussi la neurogenèse dans

l'épithélium du CB chez le poussin (Fischer et al., 2002). En ce qui concerne la rétine des mammifères, la voie de signalisation FGF induit la prolifération de novo des cellules épithéliales du CB in vivo (Abdouh and Bernier, 2006). Cependant, bien que ces cellules réactivées acquièrent des caractéristiques neuroépithéliales (expression de Chx10, Pax6,

Nestin), elles n’arrivent pas à générer des neurones (Abdouh and Bernier, 2006). Ceci pourrait

être dû à la présence de facteurs intrinsèques limitants ou à un manque de facteurs permissifs (Locker et al., 2009). Par exemple, il a été démontré que l’administration de TGFß1/2 (Transforming Growth Factor ß1/2) inhibe la prolifération dans le CB du nouveau-né de rat. À l'inverse, son inhibition maintient plus longtemps la prolifération dans cette zone (Close et al., 2005). L'hypothèse selon laquelle la neurogenèse serait intrinsèquement inhibée dans la rétine des mammifères adultes est également renforcée par le fait que les cellules du CB sont capables in vitro de proliférer et de former des neurosphères en l’absence de sérum et d’apport exogène en facteurs de croissance (Tropepe et al., 2000).

3.2.1.2. La voie Hedgehog

D'autres facteurs, comme le morphogène Hedgehog dont nous avons déjà parlé dans le cadre de la rétinogenèse embryonnaire, appartiennent au réseau de signalisation impliqué dans la régulation de la prolifération des cellules souches/précurseurs rétiniens adultes. En effet, il a été démontré chez le poussin et le têtard que la surexpression de Shh stimule la prolifération des cellules de la ZMC, tandis que son inhibition, par un traitement à la Cyclopamine (antagoniste du récepteur Smoothened ; Figure 9), provoque l'effet inverse (Moshiri et al., 2005) ; (Locker et al., 2006). De plus, dans les souris hétérozygotes Patched

+/-, chez lesquelles la voie Hedgehog est constitutivement activée, des précurseurs en prolifération persistent en périphérie de la rétine, semblant former une ébauche de ZMC (Moshiri and Reh, 2004). J’ai précédemment souligné que la voie Hedgehog affecte à la fois la cinétique du cycle cellulaire et la sortie du cycle cellulaire des précurseurs rétiniens embryonnaires chez le xénope, promouvant ainsi simultanément leur prolifération et leur différenciation (Locker et al., 2006). Sur cette base, et compte tenu de l'expression des ligands de la voie dans la rétine, il a été proposé qu'un gradient de signalisation Hedgehog dans la ZMC favoriserait la transition des cellules d’un état « souche » (prolifération lente) à un état « progéniteur amplificateur de transit » (cellules à cycle cellulaire rapide et proches de leur sortie de cycle ; Figure 13A) (Locker et al., 2006) ; (Agathocleous et al., 2007) ; (Borday et al., 2012).

Figure 13 : A. Modèle du rôle de la voie Hedgehog dans la ZMC. Les cellules souches,

peu soumises à l’influence d’Hedgehog prolifèrent lentement. L’augmentation de la signalisation Hedgehog (en vert) les convertit en progéniteurs amplificateurs de transit qui finissent par sortir du cycle et donner des cellules différenciées. D’après (Agathocleous et al., 2007). B-E. Modèle d’interaction des voies Wnt and Hedgehog dans la ZMC

post-embryonnaire. (B) Schéma montrant les patrons mutuellement exclusifs des ligands Wnt (en

périphérie) et Hedgehog (plus centraux) dans la région de la rétine post-embryonnaire. (C-E) Illustration schématique des activités Wnt et Hedgehog dans la ZMC (on suppose l’existence de gradients d’activité opposés) et des interactions qu’elles établissent pour se réguler négativement mutuellement. (C) représente la situation d’équilibre, (D) montre la diminution de la prolifération (symbolisée par une ZMC plus petite) engendrée par l’activation expérimentale d’Hedgehog et (E) l’augmentation de la prolifération (symbolisée par une ZMC plus grande) engendrée par l’activation expérimentale de la voie Wnt. D’après (Borday et al., 2012).

A!

B!

Enfin, la voie de signalisation Hedgehog semble également réguler le potentiel « souche » des cellules gliales de Müller dans la rétine des mammifères. En effet, la surexpression de Shh augmente non seulement la prolifération des cellules de Müller mais aussi considérablement la production de cellules exprimant le marqueur rhodopsine. Ceci suggère qu'elle peut spécifiquement diriger les précurseurs dérivés des cellules de Müller vers un destin photorécepteur de type bâtonnet (Wan et al., 2007).

3.2.1.3. La voie Wnt

La voie de signalisation Wnt régule une grande variété de comportements cellulaires, parmi lesquels la prolifération (van Amerongen and Nusse, 2009) . Nous avons vu au paragraphe 2.2.5.2, que cette voie est active dans la zone périphérique de la rétine embryonnaire des vertébrés. C’est également le cas en période post-natale et chez l’adulte (Denayer et al., 2008) ; (Liu et al., 2006) ; (Kubo and Nakagawa, 2008), suggérant un rôle possible dans les cellules souches/précurseurs rétiniens post-embryonnaires. En accord avec cette hypothèse, la voie Wnt maintient la prolifération et l’état indifférencié des précurseurs de la ZMC du poussin (Kubo et al., 2003) ; (Kubo et al., 2005). Chez les mammifères, Wnt3a stimule in vitro la prolifération et l’auto-renouvellement des cellules souches rétiniennes adultes (Inoue et al., 2006). Des travaux récents de mon équipe d’accueil sont en faveur d’un tel rôle in vivo dans la rétine du xénope (Denayer et al., 2008). En effet, l'activation de la voie Wnt, à l'aide de constructions inductibles chez des têtards transgéniques, augmente le nombre de divisions cellulaires dans la ZMC, alors que son inhibition provoque une déplétion du pool de cellules prolifératives (Denayer et al., 2008).

Une question qui se pose est de savoir si les mécanismes par lesquels la voie Wnt contrôle la prolifération sont différents ou similaires dans les cellules souches embryonnaires et post-embyonnaires. Le récepteur Frizzled5 est impliqué dans la prolifération des précurseurs rétiniens embryonnaires chez le xénope (Van Raay et al., 2005). Il est également impliqué dans celle des cellules de la ZMC post-embryonnaire (Denayer et al., 2008). Bien qu’il soit possible que d'autres récepteurs Frizzled soient impliqués, ces données suggèrent que cellules souches/précurseurs rétiniens embryonnaires et post-embryonnaires sont sous contrôle des mêmes composants de la voie canonique Wnt.

La plupart des études portant sur les cellules souches rétiniennes adultes ont abordé l'influence individuelle des voies de signalisation sur leur comportement. Un défi majeur est maintenant de comprendre les interactions que ces voies établissent entre elles pour orchestrer

le maintien et la prolifération de ces cellules. Des résultats récents du laboratoire montrent que les voies Hedgehog et Wnt s’antagonisent mutuellement et que le taux de proliferation des cellules souches/précurseurs rétiniens post-embryonnaires repose sur leurs influences opposées respectives (Figure 13 B, C) (Borday et al. 2012).

Enfin, en cas de lésions rétiniennes, la voie Wnt est impliquée dans le processus de régénération à partir des cellules gliales de Müller puisqu’elle active leur conversion en cellules souches et leur potentiel prolifératif (Das et al., 2006) ; (Osakada and Takahashi, 2009) ; (Locker et al., 2009) ; (Ramachandran et al., 2011) ; (Del Debbio et al., 2010).

3.2.1.4. La voie Notch

Alors que la voie Notch est très étudiée dans les cellules souches neurales du cerveau (Chapouton et al., 2010) ; (Imayoshi et al., 2010) ; (Basak et al., 2012) ; (Imayoshi and Kageyama, 2011) ; (Schwarz et al., 2012) ; voir paragraphe 4.2.2.3), très peu d’équipes ont examiné son rôle dans les cellules souches/précurseurs rétiniens adultes. L’une d’entre elles montre que des cellules dérivées du CE de souris déficientes pour la préséniline-1, dans lesquelles l’activité de la voie Notch est réduite, génèrent moins de neurosphères comparées aux sauvages (Alexson et al., 2006). Cela suggère que la voie Notch est requise pour le maintien des cellules souches à l'intérieur du CB.

Enfin, comme les voies Hedgehog et Wnt, la voie de signalisation Notch, pourrait être impliquée dans la conversion des cellules gliales de Müller en cellules souches neurales en cas de lésions (Cameron et al., 2005) ; (Yurco and Cameron, 2007) ; (Del Debbio et al., 2010).