COMMENT LES CELLULES COMMUNIQUENT LORSQU’ELLES MIGRENT COLLECTIVEMENT

Récemment, des scientifiques du BIOC, en collaboration avec l’Institut Curie et le Mechanobiology Institute de Singapour, ont mis en évidence un nouveau mécanisme de coordination cellulaire au cours de la migration collective des cellules. La migration collective est essentielle au développement ainsi qu’à la réparation des blessures chez l’adulte; elle est impliquée également dans des processus pathologiques, tels que la dissémination des cellules cancéreuses.

Au cours de la migration collective, les couches de cellules se polarisent progressivement dans la direction de la migration. Cette polarisation asymétrique se superpose à la polarité apico-basale des cellules épithéliales, ajoutant ainsi un niveau supplémentaire de complexité à ce phénomène. Le mouvement et la polarisation des cellules, ainsi que leur intégration dans une monocouche, sont contrôlés par des réseaux d’actine branchée, générés par le complexe Arp2/3 une fois celui-ci activé.

À l’aide d’un criblage bioinformatique, les auteurs ont identifié plusieurs protéines associées à l’actine branchée. Ils ont ensuite réalisé un criblage fonctionnel par CRISPR, puis le comportement des cellules a été caractérisé par PIV (Particle Image Velocimetry, ou vélocimétrie par images de particules), une méthode couramment utilisée en physique pour analyser les mouvements des fluides. Cette approche consiste à diviser le champ d’observation en plusieurs sous-images et à déterminer, à l’aide d’un algorithme mathématique, les déplacements à chaque instant afin de générer des champs de vitesse. Les paramètres de migration peuvent ensuite être extraits de ces champs de vitesse et être analysés quantitativement. 

« Grâce à cette approche issue de la physique, que nous avons apprise auprès de l’équipe de Pascal Silberzan à l’Institut Curie, nous avons pu analyser quantitativement de nombreux aspects du comportement multicellulaire lorsque nos gènes d’intérêt étaient inactivés par CRISPR », explique Artem Fokin, premier auteur de l’article, qui travaille dans l’équipe d’Alexis Gautreau. «Nous avons constaté que la déplétion de l’un de ces gènes, PKN2, entraînait une désorganisation des mouvements cellulaires, comme si les cellules étaient déconnectées les unes des autres.» En effet, PKN2 s’est révélée associée aux jonctions latérales entre les cellules de la monocouche en mouvement, et sa déplétion a entraîné une perte de l’enrichissement en E-cadhérine au niveau des jonctions cellulaires. En collaboration avec Jie Yan, du Mechanobiology Institute de Singapour, les auteurs ont finalement démontré que les cellules dépourvues de PKN2 présentaient une perte de l’adhésion intercellulaire médiée par l’E-cadhérine.

La déplétion du second candidat identifié, MOB4, a produit le phénotype de comportement collectif le plus inhabituel, que les auteurs ont appelé le phénotype de « streaming ». Ce terme rend compte de deux phénomènes observés dans ces cellules : une perte de directionnalité des cellules suiveuses et une augmentation excessive de leurs mouvements. Ensemble, ces deux phénomènes produisent des « streaming lines » caractéristiques dans les champs vectoriels obtenus par analyse PIV.

Les auteurs ont ensuite montré que MOB4 avait tendance à se localiser à l’avant des cellules suiveuses, ce qui concorde avec son rôle proposé dans la perception ou la transmission d’un signal directionnel. À travers une série d’expériences, ils ont démontré que MOB4 contrôle la migration cellulaire collective par l’intermédiaire de l’activation du facteur de transcription YAP1 dans les cellules suiveuses.

Les auteurs proposent ainsi un nouveau modèle de régulation de la migration cellulaire collective, dans lequel deux protéines, PKN2 et MOB4, jouent un rôle central. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour l’étude de la polarité cellulaire planaire chez les mammifères, ainsi que des mécanismes de signalisation et des programmes d’expression génique qui sous-tendent le comportement collectif des cellules. Ces questions constitueront une part importante du futur programme de recherche du BIOC.

Reference: Fokin, A. I., Lin, Y., Guschin, D. Y., Chen, H.-Y., James, J., Yan, J., Silberzan, P., & Gautreau, A. M. Identification of PKN2 and MOB4 as Coordinators of Collective Cell Migration. Advanced Science (2026). DOI: 10.1002/advs.202502907.