FHL3 : une « protéine d’échafaudage » architecte du système nerveux embryonnaire

Aux premiers stades de son développement, l’embryon des vertébrés est constitué de trois couches cellulaires : l’ectoderme, le mésoderme et l’endoderme. Lorsqu’il prépare son futur système nerveux central, une partie de l’ectoderme s’épaissit en une « plaque neurale » qui se replie sur elle-même pour former d’un côté le tube neural et de l’autre, l’épiderme.

 

En haut du pli se trouve la crête neurale, un groupe de cellules qui se détachera du tube neural et migrera en se transformant en cellules ou tissus divers : système nerveux périphérique, mélanocytes, structures crâniofaciales, etc. Pour construire cette crête neurale, plusieurs signaux coordonnés sont envoyés sur l’ectoderme et le mésoderme, impliquant notamment des protéines appartenant aux familles BMP (protéines initialement isolées dans l'os en formation) et WNT (initialement isolées dans l'embryon de drosophile).

 

 

Pour qu’une minuscule boule de cellules puisse se transformer en un embryon, ces signaux vont être faiblement ou fortement exprimés, en de multiples combinaisons. Mais comment les cellules et les tissus interprètent-ils ces signaux joués dans toutes les nuances de piano à forte ? Pourquoi des cellules soumises aux mêmes signaux à la même puissance seront-elles tout de même différentes ? Des chercheurs de l’équipe Signalisation et développement de la crête neurale dirigée par Anne-Hélène Monsoro-Burq * ont réussi à décrypter certains de ces mécanismes encore mystérieux.

 

Une stricte régulation des signaux dans le temps et l’espace

 

Sur un modèle amphibien, ils ont montré comment le mésoderme et l'ectoderme, soumis au même niveau de signalisation BMP, interprétaient différemment l’information grâce à l'intervention de la protéine FHL3.

 

C’est une ‘protéine d’échafaudage’ qui favorise les partenariats moléculaires dans la cellule et leur activation, probablement en facilitant leur passage vers le noyau cellulaire et le gène cible »

Explique Anne-Hélène Monsoro-Burq, cheffe d’équipe et co-auteure de la publication.

 

FHL3 agit ainsi comme un modulateur intracellulaire qui amplifie la réponse à la signalisation BMP. Dans le mésoderme, ceci active la signalisation WNT. FHL3 étant absent dans l'ectoderme situé au-dessus, celui-ci répond faiblement aux signaux BMP, le prédisposant à devenir du tissu neural. Sous l'influence de WNT, FHL3 s’active ensuite dans l'ectoderme, engendrant une réponse forte et simultanée à BMP et WNT, ce qui enclenche la formation de la crête neurale.

 

En à peine quelques heures, la fine modulation spatio-temporelle de FHL3 coordonne le raffinement progressif des tissus de l'embryon.

 

Ces travaux apportent de précieuses nouvelles connaissances sur le développement de l’embryon, mais aussi sur les mécanismes des cancers. En effet, FHL3 représente un nouvel « acteur » à prendre en compte dans les études sur l’implication des dysfonctionnements des voies de signalisation et des réactivations de mécanismes embryonnaires dans la prolifération cellulaire, la progression tumorale ou la formation de métastases.

 

* CNRS UMR3347 / Inserm U1021 / Institut Curie / Université Paris-Saclay

 

Ces travaux ont bénéficié du soutien de l’Agence nationale pour la recherche (ANR-15-CE13-0012-01-CRESTNETMETABO), de la Fondation pour la recherche médicale (DEQ20150331733), et de l’Institut universitaire de France.

Référence : Alkobtawi M, Pla P, Monsoro-Burq AH. BMP signaling is enhanced intracellularly by FHL3 controlling WNT-dependent spatiotemporal emergence of the neural crest. | Cell Rep. 2021 Jun 22;35(12):109289. doi: 10.1016/j.celrep.2021.109289.