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Les chercheurs découvrent que la cellule évasive saisissent à des poissons les organes sensoriels

Un des désavantages évolutionnaires pour des mammifères, relativement à d'autres vertébrés aiment des poissons et les poulets, est l'incapacité de régénérer des cellules de cheveu sensoriel. Les cellules de cheveu intérieures dans des nos oreilles sont responsables de transformer des vibrations saines et des forces gravitationnelles en signes électriques, des lesquels nous avons besoin pour trouver le son et pour mettre à jour le reste et l'orientation dans l'espace. Certain insulte, comme l'exposition au bruit, aux antibiotiques, ou à l'âge, cellules de cheveu d'oreille interne de cause pour mourir hors circuit, qui mène à la perte auditive et aux défectuosités vestibulaires, une condition rapportée de 15% de la population adulte des USA. De plus, la composition d'ion du liquide entourant les cellules de cheveu doit être bien controlée, autrement le fonctionnement de cellules de cheveu est compromis comme observé dans la maladie de Ménière.

Tandis que la prosthétique comme des implants cochléaires peut remettre un certain niveau de l'audition, il peut être possible de développer des traitements médicaux pour remettre l'audition par la régénération des cellules de cheveu. Le chercheur Tatjana Piotrowski, PhD, à l'institut de Stowers pour la recherche médicale fait partie du projet de réfection d'audition de la fondation de santé d'audition, qui est un consortium de laboratoires qui font la science fondamentale et de translation utilisant les poissons, le poulet, la souris, et les systèmes de culture cellulaire.

Pour gagner une compréhension détaillée des mécanismes moléculaires et des gènes qui permettent à des poissons de régénérer des cellules de cheveu, nous devons comprendre quelles cellules provoquent les cellules de cheveu régénératrices et associentes à cette question, combien de types de cellules existent dans les organes sensoriels. »

Tatjana Piotrowski, PhD, institut de Stowers pour la recherche médicale

La régénération d'études de laboratoire de Piotrowski des cellules de cheveu sensoriel dans la ligne transversale de zebrafish. Situé superficiellement sur la peau du poisson, il est facile concevoir et atteindre ces cellules pour l'expérimentation. Les organes sensoriels de la ligne transversale, connus sous le nom de neuromasts, contiennent les cellules de support qui peuvent promptement différencier dans les cellules de cheveu neuves. D'autres avaient montré, utilisant des techniques aux cellules de marque de même origine embryonnaire dans une couleur particulière, que les cellules dans les neuromasts dérivent des placodes appelés d'agents d'épaississement ectodermiques.

Elle s'avère qui tandis que la plupart des cellules du neuromast de zebrafish proviennent des placodes, cela ne vaut pas pour tous.

Dans un en ligne publié de papier le 19 avril 2021, en cellule de développement, les chercheurs du laboratoire de Piotrowski décrivent leur découverte du cas de temps en temps d'une paire de cellules dans les neuromasts goujon-embryonnaires et adultes qui ne sont pas marqués par la ligne transversale bornes. En employant une technique Zebrabow appelé pour suivre des cellules embryonnaires par le développement, ces cellules sont marquées une couleur différente que le reste du neuromast.

« J'ai au commencement pensé que c'était des corps étrangers de la méthode de recherche, » indique Julia Peloggia, un chercheur predoctoral au troisième cycle d'université de l'institut de Stowers pour la recherche médicale, le Co-premier auteur de ce travail avec un autre chercheur predoctoral, Daniela Münch. « Particulièrement quand nous regardons juste les noyaux des cellules, il est assez courant dans les lignes animales transgéniques que les marques ne marquent pas toutes les cellules, » ajoute Münch.

Peloggia et Münch ont convenu qu'il était difficile de discerner une configuration au début. « Bien que ces cellules ont un emplacement stéréotypé dans le neuromast, elles ne sont pas toujours là. Quelques neuromasts les ont, certains ne font pas, et cela nous a projetés hors circuit, » dit Peloggia.

En appliquant l'ARN unicellulaire appelé d'une méthode expérimentale ordonnançant aux cellules d'isolement par la cellule fluorescence-activée triant, les chercheurs ont recensé ces cellules comme ionocytes- ; un type spécialisé de cellule qui peut régler la composition ionique du liquide avoisinant. Utilisant le traçage de lignée, ils ont déterminé que les ionocytes ont dérivé des cellules de la peau entourant le neuromast. Ils ont nommé ces cellules les ionocytes neuromast-associés.

Ensuite, ils ont recherché à capter le phénomène utilisant la représentation sous tension de temps-déchéance et de haute définition de jeunes larves.

« Au début, nous n'avons pas eu une voie de déclencher l'invasion par ces cellules. Nous étions représentation chaque fois que le microscope était procurable, prenant autant de temps-déchéances comme possibles ; au-dessus des jours ou des week-ends ; et espérant que nous verrions les cellules envahir les neuromasts juste par hasard, » dit Münch.

Éventuel, les chercheurs ont observé que les cellules d'ancêtre d'ionocyte ont émigré dans des neuromasts comme paires de cellules, permutant entre d'autres cellules de support et cellules de cheveu tout en restant associées comme paire. Ils ont constaté que ce phénomène s'est produit tous dans tous larvaire larvaire et postérieur tôt, et bien dans les stades adultes dans les zebrafish. La fréquence des ionocytes neuromast-associés a marqué avec des stades de développement, y compris des transferts quand des larves ont été déménagées du support riche en ion d'embryon à l'ion-mauvaise eau.

À partir de chaque paire, ils ont déterminé que seulement une cellule a été marquée par un journaliste de voie d'encoche étiqueté avec la protéine rouge ou verte fluorescente. Pour concevoir la morphologie des deux cellules, ils avaient l'habitude la microscopie électronique séquentielle de lecture de face de case pour produire des images en trois dimensions à haute résolution. Ils ont constaté que les deux cellules ont eu des extensions atteindre la surface apicale ou première du neuromast, et les deux ont souvent contenu les projections minces. La cellule Encoche-négative a manifesté de seuls microvilli « comme une brosse à dents » projetant dans le lumen ou l'intérieur de neuromast, réminiscent de cela vu dans des ionocytes d'ouïe et de peau.

« Une fois que nous pouvions voir la morphologie de ces cellules ; comment elles étaient réellement protrusive et agissantes l'un sur l'autre avec d'autres cellules ; nous avons réalisé qu'elles pourraient avoir un fonctionnement complexe dans le neuromast, » indique Münch.

« Nos études sont les premières pour prouver que les ionocytes envahissent les organes sensoriels même chez les animaux adultes et qu'ils font seulement ainsi en réponse aux changements de l'environnement qui les faunes dedans, » dit Peloggia. « Ces cellules pour cette raison jouent vraisemblablement un rôle majeur permettant à l'animal de s'adapter à changer des conditions environnementales. »

Ionocytes sont connus pour exister dans d'autres systèmes d'organe. « L'oreille interne des mammifères contient également les cellules qui règlent la composition d'ion du liquide qui entoure les cellules de cheveu, et le dysregulation de cet équilibre mène à entendre et des défectuosités vestibulaires, » dit Piotrowski. Tandis que les cellules comme ionocyte existent dans d'autres systèmes, on ne le connaît pas si elles montrent un tel comportement adaptatif et invasif.

« Nous ne savons pas si les ionocytes d'oreille partagent le même transcriptome, ou ramassage de messages de gène, mais elles ont la morphologie assimilée jusqu'à un degré et peuvent probablement avoir une fonction similaire, ainsi nous pensons qu'elles pourraient être les cellules analogues, « indique Münch. Notre découverte des ionocytes de neuromast nous laissera évaluer cette hypothèse, ainsi que vérifie comment les ionocytes modulent le fonctionnement de cellules de cheveu au niveau moléculaire, » dit Peloggia.

Ensuite, les chercheurs se concentreront sur deux questions associées ; que fait émigrer et envahir ces ionocytes le neuromast, et qu'est-il leur fonctionnement spécifique ?

« Quoique nous avons effectué cette observation stupéfiante que les ionocytes sont hautement motiles, nous ne savons toujours pas l'invasion est déclenchée, » dit Peloggia. Le « recensement des signes qui attirent des ionocytes et leur permettent de serrer dans les organes sensoriels pourrait également nous enseigner comment les cellules cancéreuses envahissent des organes pendant la maladie. » Tandis que Peloggia planification pour vérifier quels déclencheurs les cellules à différencier, émigrer, et envahir, Münch concentreront sur caractériser le fonctionnement des ionocytes neuromast-associés. « La partie adaptative est réellement intéressante, » explique Münch. « Qu'il y a un procédé concernant des ionocytes avançant aux stades adultes qui pourraient moduler et change le fonctionnement d'un organe ; cela excite. »

Source:
Journal reference:

Peloggia, J., et al. (2021) Adaptive cell invasion maintains lateral line organ homeostasis in response to environmental changes. Developmental Cell. doi.org/10.1016/j.devcel.2021.03.027.