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Systems Imaging of Emerging Asymmetry in Vertebrate Development

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Le calendrier du destin cellulaire au cours du développement de l'embryon

Le passage de la cellule depuis une forme indifférenciée vers une forme pluripotente constitue un moment crucial du développement. La compréhension des bases moléculaires de ces changements pourrait s'avérer inestimable pour la médecine régénérative.

Recherche fondamentale

Après la fécondation, différents types de cellules peuvent être identifiés dans l'embryon au stade 32-64 cellules. Il y a cependant toujours un vif débat quant à l'influence des différences développementales sur l'induction de la pluripotence dans la masse cellulaire interne (ICM) qui devient l'embryon ou le trophectoderme (TE) à l'origine du placenta. Au cours d'une précédente recherche, l'équipe de SIEAVD a mis en place un essai pour analyser la progression du développement préimplantatoire. Le test de décroissance de fluorescence après photoactivation (FDAP) a permis l'analyse quantitative d'un facteur de transcription essentiel, Oct4, qui contrôle le processus de préimplantation à différentes stades de l'embryon de la souris. Le projet SIEAVD, financé par l'UE, a utilisé de façon systématique des outils d'imagerie avancés pour détecter les tous premiers signes de différences développementales, afin de prévoir les événements de structuration des lignées cellulaires. Il est particulièrement intéressant de noter que les chercheurs ont pu prévoir la pluripotence dans l'embryon dès le stade à 4 cellules. Les cellules possédant une cinétique Oct4 lente et une fraction immobile élevée étaient susceptibles de s'intégrer à l'ICM alors que la plupart des cellules présentant une cinétique Oct4 rapide étaient destinées à intégrer le TE. Pour mieux faire apparaître la dynamique des protéines concernées, les chercheurs ont utilisé l'imagerie in vivo afin de visualiser les protéines fluorescentes photoconvertibles vert-rouge (pcFP). Non seulement cela permet de faire des investigations rapides, mais il est également possible de suivre en parallèle les populations de protéines vertes et rouges. SIEAVD a également exploité la diminution de phototoxicité permise par l'utilisation du processus de conversion amorcée. En affinant le procédé, l'équipe a ouvert la possibilité d'une sélection non invasive et à contraste élevé des cellules et protéines cibles. En découvrant le mécanisme moléculaire de la conversion amorcée, les chercheurs ont créé des versions convertibles amorcées des pcFP verte-rouge les plus connues ainsi que plusieurs capteurs photoconvertibles et modulateurs d'activité. Cela augmente considérablement le nombre de protéines localisables, toutes les pcFP d'anthozoaires connues étant maintenant concernées. Le projet a utilisé la conversion amorcée améliorée comme un outil puissant pour la recherche de l'émergence de l'asymétrie chez l'embryon des mammifères. Ayant fait de l'imagerie volumétrique rapide à conversion amorcée une méthodologie d'imagerie supérieure, le projet a ouvert la voie pour suivre le développement de tous les blastomères de souris avec un niveau sans précédent de précision temporelle et spatiale.

Mots‑clés

Développement de l'embryon, pluripotence, SIEAVD, imagerie, conversion amorcée

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