A des stades jeunes de développement la densité mitotique est plus importante dans la partie ventrale du tube neural. Cette densité mitotique élevée est corrélée avec une forte expression de la phosphatase CDC25B. Des analyses fonctionnelles dans divers systèmes montrent que CDC25B régule la transition G2/M. Chez la drosophile, la perte de fonction de l'orthologue de CDC25B, String, provoque un arrêt du cycle cellulaire en phase G2 (Edgar and O'Farrell, 1989). Des données montrent qu'en lignée cellulaire humaine la perte de fonction de CDC25B entraîne aussi un arrêt des cellules en phase G2 et que l'expression forcée de CDC25B provoque une entrée prématurée des cellules en mitoses (Karlsson et al., 1999; Lammer et al., 1998). Chez la souris, la perte de fonction du gène CDC25B conduit à une stérilité chez la femelle provoquée par l'absence de maturation ovocytaire mais n'entraîne pas d'autres phénotypes évidents (Lincoln et al., 2002). L'absence de phénotype neural dans les embryons de souris CDC25B-/- pourrait être expliquée par une compensation fonctionnelle des autres gènes de la famille CDC25: CDC25A et CDC25C. Une étude récente montre que les souris doubles mutantes pour les gènes CDC25B et CDC25C ne présentent pas de phénotypes plus importants que les souris mutantes pour le gène CDC25B suggérant que CDC25A ou d'autres phosphatases pourraient compenser la perte de fonction de CDC25B et CDC25C (Ferguson et al., 2005). L'implication de la fonction de CDC25B dans le contrôle de la transition G2/M des précurseurs neuraux reste donc à déterminer. Des analyses préliminaires de gain de fonction menées au laboratoire montrent que la surexpression de la phosphatase CDC25B humaine augmente l'index mitotique dans le tube neural suggérant que CDC25B est suffisant pour provoquer une entrée des cellules en mitose comme dans les cellules humaines (Emilie Peco, résultats non publiés). Ces résultats restent à confirmer avec la protéine CDC25B de poulet. La faible conservation entre la protéine de poulet et la protéine humaine laisse suggérer que ces phosphatases pourraient avoir des fonctions différentes. Nous pouvons toutefois émettre l’hypothèse que la fonction de CDC25B, comme celle de la Cycline D1, pourrait être de maintenir les précurseurs neuraux en prolifération en agissant à la transition G2/M. L’activation de CDC25B permettrait ainsi de maintenir un fort taux de précurseurs dans le cycle dans la partie ventrale du tube neural (Figure 23 A).
G1
S
G2
Shh
Cycline D1 CDC25BM
G1
S
G2
G0
Shh
Cycline D1 CDC25BM
A BFigure 23 : Modèles de l’action de Shh à la phase G1 et à la transition G2/M sur le destin des cellules précurseurs neuraux .
A) Shh maintient les précurseurs neuraux en prolifération en activant la Cycline D1 qui va favoriser la progression des cellules en G1 et CDC25B qui va per mettre la transition G2/M. B) Shh permet une prolifération neurogène. La Cycline D1 va favoriser la progression des cellules en G1. L’activation de CDC25B va contribuer à la maintenance d'un déterminant de manière asymétrique lors de la mitose des pr écurseurs neuraux. La ségrégation différentielle de ce déterminant va permettre à une cellule fille de rester dans le cycle cellulaire alors que l'autre se différencie.
De manière intéressante la voie de signalisation Shh qui contrôle la prolifération des précurseurs neuraux a aussi été impliquée dans les mécanismes de neurogenèse. Ainsi, chez le Xénope la surexpression de Gli1 est capable d'induire l'induction de neurones en position ectopique alors que les pertes de fonction de Gli1, Gli2 ou Gli3 inhibent les mécanismes de neurogenèse primaire (Brewster et al., 1998; Nguyen et al., 2005). De plus, des travaux suggèrent que la différenciation des motoneurones est dépendante de la signalisation Shh jusqu'à une phase tardive du dernier cycle cellulaire des précurseurs neuraux (Ericson et al., 1996).
La mitose est une phase cruciale lors du processus de division asymétrique. La division asymétrique est un mécanisme général qui va créer de la diversité cellulaire lors du développement embryonnaire. La ségrégation différentielle de déterminants dans une ou l'autre des cellules filles au cours de la mitose va engager ces cellules dans des destins différents. Les mécanismes moléculaires de la division asymétrique ont été très étudiés lors du processus de neurogenèse che z la drosophile. Ainsi, la distribution asymétrique de la protéine Numb lors de la division des précurseurs des organes sensoriels oriente les deux cellules filles vers des destins différents (Rhyu et al., 1994). Dans ce modèle, il a été montré qu'une interaction existe entre la machinerie du cycle cellulaire et celle de la division asymétrique (pour revue voir (Prokopenko and Chia, 2005)). Par exemple, la maintenance asymétrique de déterminants du coté apical des précurseurs neuraux nécessite une forte activité du complexe CDK1/Cycline B (Tio et al., 2001). De manière intéressante, plusieurs données montrent que les mécanismes de division asymétriques sont mis en jeux lors des processus de neurogenèse chez les Vertébrés (pour revue voir (Betschinger and Knoblich, 2004)). Ainsi, les orthologues du déterminant Numb ont été identifié chez le poulet et la souris. Chez le poulet la protéine Numb est localisée asymétriquement dans la partie basale des précurseurs neuraux en division (Wakamatsu et al., 1999). Chez la souris, la perte de fonction des gènes Numb et Numb like montre que ces deux gènes sont requis pour maintenir un pool de précurseurs neuraux en prolifération au niveau de la moelle épinière (Petersen et al., 2004).
Nous avons observé que l'initiation de CDC25B précède l'apparition de la différenciation dans le tube neural. De plus, l'expression de CDC25B dans la partie ventrale du tube neural est corrélée avec la phase de production des motoneurones. Dans ce contexte, il est possible de spéculer que l'activation de la phosphatase CDC25B pourrait effectuer un lien entre la voie de signalisation Shh et les processus de neurogenèse. L'activation du complexe CDK1/Cycline B par la phosphatase CDC25B pourrait permettre la maintenance
DISCUSSION
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d'un déterminant de manière asymétrique lors de la mitose des précurseurs neuraux. La ségrégation différentielle de ce déterminant permettrait ainsi à une cellule fille de rester dans le cycle cellulaire alors que l'autre se différencie (Figure 23B). L’activation de CDC25B permettrait alors une prolifération neurogène permettant la production importante de motoneurones dans la partie ventrale du tube neural.