D’Arcy Thompson aurait-il prédit un contrôle topologique de l’apoptose ?

Abstract

Un des défis majeurs en biologie est de comprendre les lois qui régissent la morphogenèse. L’origine de l’apparition des formes est aujourd’hui généralement considérée comme découlant uniquement de processus moléculaires autonomes plutôt que reposant sur des contraintes physiques et mécaniques comme l’avait suggéré d’Arcy Thompson dès 1917. Dans un organisme modèle, l’œuf de Ciona intestinalis, un processus cellulaire, l’apoptose, est sous le contrôle de cellules géométriquement ordonnées au sein de deux monocouches épithéliales étroitement interconnectées (cellules folliculaires) et recouvrant une sphère (ovocyte). Ces observations suggèrent que des formes préexistantes générées par des contraintes physiques participent au contrôle du déterminisme cellulaire. Ainsi, le positionnement « idéal » des cellules folliculaires est exclusivement lié à la géométrie sphérique de l’ovocyte, et l’optimisation de l’apoptose massive observée dans l’épithélium sous-jacent découle directement de ce positionnement. De ces observations est né le concept d’« organisateur apoptotique » : certaines cellules seraient capables de contrôler le destin d’autres cellules, notamment en coordonnant les processus de mort cellulaire programmée. Ce concept pourrait éclairer d’un jour nouveau l’origine des phases d’apoptose massive et coordonnée nécessaires au bon déroulement de l’embryogenèse (cavitation, interdigitation). Il pourrait également être appliqué à certaines stratégies thérapeutiques anticancéreuses.

The laws that drive morphogenesis remain a major biological question. Today’s views emphasize molecular autonomous processes rather than physical and mechanical constraints proposed by d’Arcy Thompson earlier on. In Ciona intestinalis oocyte, follicular cells formed by two distinct sets of geometrically-ordered epithelial monolayers positioned over the egg control apoptosis, implying that physically-predetermined shapes play a role in the control of cell determinism. In follicular cells ideally positioned over the spherical geometry of the egg, a drastic, optimized and polarized inward apoptosis sequence directly results from this positioning, suggesting the existence of some apoptotic master cells which control the destiny of neighboring cells. This concept could shed a new light on the origin of massive apoptosis phases that take place during embryogenesis in vertebrates (e.g., cavitation, inter-digitation). It could also be applied to specific therapeutic strategies to fight cancer.