Des mécanismes moléculaires conservés contrôlent la polarité cellulaire A crucial protein complex for cell polarity

La polarité est une caractéristique fondamentale des cellules, qui régit de très nombreuses fonctions biologiques. Par exemple, la mise en place rapide de l’axe antéro-postérieur de l’oeuf fécondé permet l’orientation du futur embryon. Au cours du développement, la polarité des cellules se traduit par une ségrégation asymétrique de facteurs de différenciation à des pôles opposés de la cellule, donnant naissance à des cellules filles différentes. Dans les cellules adultes différenciées, comme les cellules épithéliales, la face apicale est très nettement distincte de la face baso-latérale. Dans les neurones, des dendrites reçoivent les informations et un axone en permet la transmission. L’asymétrie des cellules et leur orientation peuvent aussi être modulées en réponse aux modifications de l’environnement. Ainsi, les cellules T cytotoxiques se polarisent au contact de leur cellule cible, ce qui s’accompagne d’une orientation du cytosquelette des microtubules et donc du transport des vésicules d’exocytose vers la cellule cible [1]. Une force propulsive s’établit à l’avant d’une cellule qui migre, attirée par exemple par un chimio-attractant, alors que celle-ci se rétracte à l’arrière [2]. L’omniprésence de la polarité cellulaire pour des fonctions cellulaires extrêmement variées pose deux questions principales: quels molécules et mécanismes moléculaires contrôlent ce processus? Ces mécanismes et ces molécules sont-ils conservés dans les situations très diverses où la polarité cellulaire se met en place ? De nombreuses molécules impliquées dans la mise en place de la polarité cellulaire ont été identifiées indépendamment dans les différents modèles d’étude facilement accessibles aux manipulations génétiques, comme la levure S. cerevisiae, le nématode C. elegans, la drosophile ou le xénope. Ce n’est que plus récemment que leur conservation a été reconnue. Il en est ainsi de la petite protéine G Cdc42: son implication dans la polarité cellulaire a été initialement identifiée dans la levure où elle contrôle la polarisation au cours de la division cellulaire [3]. On sait depuis que la fonction de cette protéine est très conservée dans toutes les cellules eucaryotes [4]. En effet, Cdc42 contrôle une partie des transports intracellulaires essentiels à la polarisation des cellules épithéliales et l’orientation de la migration des neutrophiles en réponse à un gradient de substances chimiotactiques. Dans le modèle que nous avons mis au point, elle contrôle aussi la polarité des astrocytes lors de l’induction de leur migration en réponse à une lésion qui, in vitro, est une rayure de la monocouche cellulaire [5]. Dans ce modèle, Cdc42 agit via un de ses effecteurs, Par6, associé à une protéine kinase C atypique (aPKC), PKCζ(Figure1) ((→) m/s 2002, n°8-9, p.142). Par6 semble être un effecteur privilégié de Cdc42. Chez C.elegans, son rôle dans la polarité cellulaire, et celui des aPKC associées, a été mis en évidence indépendamment de celui de Cdc42 au cours des divisions asymétriques de l’embryon. La position asymétrique du fuseau mitotique nécessite la présence de Par3-Par6-PKC3 au pôle antérieur du zygote (Figure 2); quant à Cdc42, elle contrôle la localisation du complexe associé à Par6. Chez la drosophile, Par6 et les aPKC sont aussi impliquées dans la polarisation cellulaire au cours de la différenciation de l’ovocyte et des divisions asymétriques des neuroblastes. Le complexe protéique formé de Cdc42, Par3, Par6 et aPKC est conservé dans l’ensemble du règne animal, et son rôle ne se limite pas au contrôle des divisions asymétriques [6]. La localisation de ce complexe est très spécifique des cellules: dans les cellules épithéliales, on le trouve dans les jonctions cellulaires, et il joue un rôle crucial dans la mise en place de la polarité baso-apicale de ces cellules; dans les neurones, il est présent exclusivement dans le cône …