Migration cellulaire

Définition

La migration cellulaire est le déplacement actif des cellules d'un endroit à un autre en réponse à un stimulus. Dans le contexte physiologique, la migration des cellules est essentielle à l'embryogenèse, à la réponse immunitaire et à la cicatrisation des plaies.

Les modèles de migration cellulaire :

Types courants de migration cellulaire dirigée (de a à e). Les systèmes modèles sont indispensables pour révéler les mécanismes moléculaires limitants qui sont à l'origine de la migration cellulaire et des interactions cellulaires.

Explications

La migration cellulaire dirigée est un élément essentiel de la vie, présente lorsqu'un embryon se développe, qu'une cellule dendritique migre vers un vaisseau lymphatique ou qu'un organe fibreux ne parvient pas à restaurer son parenchyme normal.

La migration cellulaire dirigée est souvent guidée par des gradients spatiaux d'une propriété physico-chimique du microenvironnement cellulaire, tels qu'un gradient de facteurs chimiques dissous dans le milieu ou un gradient de propriétés mécaniques du substrat. Les cellules et les tissus détectent ces gradients, établissent une polarité inverse et coordonnent la machinerie de migration en conséquence.

Les principales contributions physiologiques de la migration cellulaire se situent au cours de la morphogenèse, de la régénération tissulaire et du trafic de cellules immunitaires. La mécanique sous-jacente du mouvement cellulaire repose sur la dynamique du cytosquelette d'actomyosine.

Au centre de ces étapes, nous trouvons les forces physiques. Dans certains cas, ces forces sont intégrées au mécanisme de détection du gradient. D'autres fois, ils transmettent des informations à travers les cellules et les tissus pour coordonner une réponse collective. A tout moment, ils participent au système migratoire cellulaire.

La migration unicellulaire et collective décrit des modes de migration cellulaire distincts, dépendants de la composition de la matrice extracellulaire (ECM), de l'expression des molécules d'adhésion cellule-cellule et du type de cellule. La plupart des cellules peuvent basculer entre les deux modes migratoires.

La migration cellulaire dirigée est un processus en plusieurs étapes en réponse à différents signaux environnementaux. Les signaux chimiotactiques doivent être présentés sous forme de gradient pour initier une migration dirigée. Elle nécessite le remodelage des complexes d'adhésion, obtenu par le trafic exocytaire-endocytaire des intégrines.

Les conditions pathologiques de migration cellulaire altérée comprennent les troubles du développement, les métastases des cellules cancéreuses, les maladies auto-immunes et l'évasion immunitaire du cancer.

Schéma des modèles de migration

Les types courants de migration cellulaire dirigée sont :

• (a) En chimiotaxie, les cellules suivent des gradients de facteurs chimiques dissous dans le milieu.
• (b) En durotaxie, les cellules suivent des gradients de rigidité dans la matrice extracellulaire.
• (c) En haptotaxie, les cellules suivent des gradients de facteurs chimiques immobilisés dans la matrice. Ces gradients peuvent être constitués de protéines ECM telles que la fibronectine ou le collagène.
• (e) En curvotaxie, les cellules évitent les régions convexes et se positionnent dans les vallées concaves. L'équilibre des forces imposé par une interface courbe cellule-substrat pourrait jouer un rôle dans cette migration. Sur un substrat incurvé, les forces planaires aux deux bords de la cellule ne peuvent pas s'annuler verticalement à moins que les filaments d'actine n'appuient sur le noyau (voir flèches).
• (d) Lors du guidage par contact, les cellules s'orientent vers des motifs géométriques tels que des rainures sur les substrats.

Les mécanismes biologiques de migration cellulaire dépendent largement des types de cellules et des environnements cellulaires qui les guident.

⭐ Dans les cellules épithéliales, la migration cellulaire directionnelle dépend de la délivrance d'intégrines à la queue, par laquelle elle est ancrée pour fournir une contre-force au bord d'attaque. Le maintien de ce différentiel permet aux cellules de migrer de manière directionnelle et persistante en empêchant un détachement précoce de la queue et un changement aléatoire de direction. Il est intéressant de noter que le moteur microtubule Kif1C délivre des intégrines α5β1 aux queues cellulaires, les cellules appauvries en Kif1C ne parvenant pas à renforcer les adhérences focales arrière.

Organisation biologique

La migration cellulaire est un processus fondamental tout au long de l'évolution. Certaines cellules procaryotes sont capables de nager dans des milieux fluides en utilisant des structures spécialisées, par exemple des flagelles, pour propulser le corps cellulaire dans une direction, ou de se déplacer en utilisant différentes stratégies, par exemple glisser, glisser, etc. Ces mouvements visent à établir de nouvelles colonies loin de l'original ou rechercher des nutriments.

Les cellules eucaryotes unicellulaires, par exemple les amibes, subissent une chimiotaxie lorsqu'elles recherchent de la nourriture. Dans les organismes supérieurs, par exemple les mammifères, différents types de cellules présentent différents modes de migration tout en répondant à des stimuli extracellulaires variés. La migration est cruciale dans la morphogenèse, la régénération ou l'inflammation des tissus. Les modifications des schémas migratoires de types de cellules spécifiques, par exemple les leucocytes, sont à l'origine d'une maladie, par exemple d'une maladie auto-immune. La migration est également un élément important de la pathogenèse du cancer lors de l'invasion et des métastases. À l'inverse, le manque de migration est une cause majeure d'échec des thérapies régénératives potentielles, par exemple utilisant des cellules souches.

La migration cellulaire nécessite l'intégration de réponses cellulaires complexes répondant à plusieurs signaux. Il s'agit aujourd'hui d'un domaine pleinement développé qui englobe près de 50 ans de recherche.

Érythropoïétine

La migration cellulaire des cellules normales est étroitement régulée. Cependant, les cellules tumorales sont exposées à un microenvironnement modifié qui favorise la migration cellulaire. La migration invasive des cellules tumorales est stimulée par les récepteurs tyrosine kinases (RTK) et régulée par les facteurs de croissance.

L'érythropoïétine (Epo) est une hormone glycoprotéique qui régule l'érythropoïèse et est également connue pour être un puissant agent chimiotactique qui induit la migration cellulaire en se liant à son récepteur (EpoR).

L'expression de l'EpoR a été documentée dans les cellules tumorales et le potentiel de l'Epo à induire la migration cellulaire a été exploré. Le facteur de cellules souches (SCF) est une cytokine qui met en synergie les effets de l'Epo pendant l'érythropoïèse. SCF est le ligand de c-Kit, membre de la famille RTK. L'activité moléculaire des RTK est le principal stimulus de la motilité cellulaire. Ainsi, l'expression de l'axe SCF/c-Kit est associée à la migration cellulaire.

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