31 octobre 2018 La biomécanique, déchiffreur du mystère de la régénération des tissus

En collaboration avec l’équipe de Florence Ruggiero, BioMeca a démontré comment ColXIV-A régule l’organisation de la membrane du sous-sol en damier et sa biomécanique.

Le profil génétique de la régénération des nageoires du poisson zèbre offre des indices sur la cinétique, l’organisation et la biomécanique de la membrane basale.

Pauline Nauroy, Alexandre Guiraud, Julien Chlasta, Marilyne Malbouyres, Benjamin Gillet, Sandrine Hughes, Elise Lambert, and Florence Ruggiero (2018)
Matrix Biol.

Résumé : La façon dont certains animaux régénèrent les parties manquantes de leur corps n’est pas bien comprise. En utilisant le modèle de la nageoire caudale du poisson zèbre, nous avons effectué une analyse transcriptomique globale et non biaisée de la régénération des nageoires. Les analyses biostatistiques ont permis d’identifier la matrice extra-cellulaire (ECM) comme étant l’ensemble de gènes le plus enrichi. Les membranes basales (BM) sont des structures ECM spécialisées qui assurent la cohésion structurelle des tissus et servent de plateforme majeure de signalisation extra-cellulaire. Bien que la formation embryonnaire de la BM ait été largement étudiée, ce n’est pas le cas de sa régénération chez l’adulte. Nous nous sommes donc concentrés sur la cinétique de l’expression génétique de la BM et avons montré qu’elle récapitule de nombreux aspects du développement. Ainsi, la ré-expression du gène embryonnaire ColXIV-A1A a indiqué qu’il fait parti du programme spécifique de régénération. Nous avons montrés que les lamines et les gènes ColXIV-A1A présentent une cinétique similaire, et que les protéines correspondantes sont contrôlées spatialement et temporellement pendant la régénération. L’analyse de notre poisson d’arrêt ColXIV-A1A médié par CRISPR/Cas9 a montré que le collagène XIV-A contribue au dépôt opportun de lamines.

Comme les changements dans l’organisation de la matrice extra-cellulaire sont susceptibles d’affecter les propriétés mécaniques des tissus, nous avons analysé la biomécanique de la membrane basale régénérative de ColXIV-A1A (-/-) en utilisant la microscopie à force atomique (AFM). Nos données ont révélé une membrane basale plus fine accompagnée d’une augmentation substantielle de la rigidité par rapport aux témoins. D’autres reconstitutions 3D AFM ont démontré que la membrane basale est organisée comme un damier constitué d’une alternance de régions molles et rigides qui est compromise chez les mutants, ce qui conduit à une structure plus compacte. Nous concluons que le collagène XIV-A agit de façon transitoire comme un espaceur moléculaire responsable de la structure et de la biomécanique de la membrane basale, peut être en aidant l’intégration des lamines dans la membrane basale régénérative.

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