Polarité des cellules du myocarde au cours de la formation des chambres cardiaques – cardiopol

L’insuffisance cardiaque est une cause majeure de mortalité dans les pays industrialisés. Ainsi, concevoir des thérapies cellulaires pour réparer le cœur est un défi d’actualité. De nombreux laboratoires internationaux travaillent à isoler et caractériser des cellules souches cardiaques potentielles. L’identification de facteurs qui améliorent la différenciation et l’expansion des cellules a beaucoup bénéficié de l’étude du développement du cœur in vivo. Cependant, les comportements des cellules cardiaques qui sous-tendent la croissance du myocarde ont été négligés. Examiner ces aspects pourrait apporter de nouvelles idées en médecine régénérative cardiovasculaire.
De précédents travaux de la coordinatrice ont montré que la croissance du myocarde est polarisée, mais on comprend encore mal comment cela se passe à l’échelle cellulaire. Chez les mammifères, peu d’études explorent la question de savoir comment la polarité des cellules cardiaques régule les comportements cellulaires et au final la forme du cœur. Nous souhaitons décrypter les mécanismes qui sous-tendent la polarité des cellules dans le cœur et modéliser l’expansion des chambres cardiaques par une approche pluridisciplinaire.
Nous proposons de caractériser, par immunomarquage dans des images 3D du coeur embryonnaire, l’orientation des comportements cellulaires tels que la division cellulaire et l’élongation de la forme cellulaire. Nous analyserons la localisation, dans la cellule, de régulateurs de la position du fuseau mitotique. Nous avons mis au point les conditions pour acquérir un grand nombre d’images du coeur. Nos résultats préliminaires soutiennent l’hypothèse que les cellules du myocarde et leurs comportements sont polarisés. L’étude d’une géométrie 3D aussi complexe que celle du cœur, associée à l’étude de comportements cellulaires non stéréotypés des mammifères, est ambitieuse. Elle requiert des analyses d’image quantitatives et statistiques, grâce aux outils développés dans une collaboration interdisciplinaire existante. Celles-ci seront réalisées par un post-doctorant financé par cette subvention. Nous effectuerons des tests fonctionnels, en utilisant des lignées de souris mutantes pour comprendre comment la perturbation de la polarité a une incidence sur la forme globale du cœur et sur comportements des cellules du myocarde. Nous utiliserons des lignées de souris pré-existantes, qui présentent une signalisation défaillante de la polarité ou un mauvais positionnement du fuseau mitotique. Pour comprendre comment la croissance polarisée du myocarde a un impact sur la morphogenèse du cœur, nous concevrons un modèle informatique de l’expansion des chambres cardiaques. Nous partirons d’un outil pré-existant, qui a été appliqué avec succès pour simuler la formation de la fleur. Nous examinerons comment les différents comportements cellulaires s’intègrent pour générer la forme. La variation de la polarité cellulaire avec la forme des chambres cardiaques sera analysée, pour déterminer comment des comportements cellulaires et des indices de polarité à la base similaires sont modulés différemment pour générer des formes distinctes. Finalement, nous voulons appliquer cette connaissance sur la polarité des cellules du myocarde à l’amélioration de la culture des cardiomyocytes isolés et à la croissance in vitro de tissu myocardique.
Nous espérons identifier des nouveaux acteurs de la morphogenèse du cœur et nous poursuivons le but de caractériser des outils pour contrôler le comportement des cellules cardiaques in vitro. Cette étude devrait contribuer à mieux comprendre comment la polarité sous-tend la morphogenèse d’une géométrie aussi complexe que celle du cœur murin. Ceci est important dans l’ère post-génomique, pour élucider comment le génotype devient le phénotype. Des applications potentielles concernent le diagnostic, et peut-être le traitement, des malformations congénitales du cœur.