Migration cellulaire

La migration cellulaire, le processus par lequel les cellules se déplacent d’un endroit à l’autre, est essentielle au bon développement et à la viabilité des organismes tout au long de leur vie. Lorsque les cellules ne sont pas en mesure de migrer correctement vers leurs emplacements ordonnés, divers troubles peuvent se produire. Par exemple, une perturbation de la migration cellulaire provoque des maladies inflammatoires chroniques comme l’arthrite.

Mécanisme général

En général, la migration cellulaire commence lorsqu’une cellule, comme un fibroblaste, réagit à un signal chimique à polarisation externe. En conséquence, une extrémité s’étend comme une protubérance appelée le bord de devant, qui s’attache aux substrats par l’intermédiaire de composés adhésifs sécrétés, dans son micro-environnement. Le bord de derrière, la zone qui sert de fond de la cellule, adhère également aux substrats pour ancrer la cellule. Après l’adhésion, la cellule est propulsée vers sa destination par une séquence de contractions générées par des structures cytosquelettiques. Ensuite, la fixation adhésive au bord de derrière est libérée. Ces étapes sont répétées cycliquement jusqu’à ce que le fibroblaste atteigne sa destination.

Polarisation

Il y a une variation dans les différentes sortes de molécules de signalisation qui initient la migration cellulaire. Elles suscitent deux types de réponses : chimiocinétique et chimiotactique. La chimiocinèse se réfère au mouvement qui se produit lorsque les molécules de signalisation stimulent symétriquement ou asymétriquement la migration cellulaire sans dicter la direction du mouvement résultant. La chimiotaxie se réfère à un mouvement où un gradient de molécules de signalisation solubles (chimiotactiques) ou liées au substrat (haptotactiques) dicte la direction du mouvement cellulaire.

Les récepteurs membranaires tels que les récepteurs couplés à la protéine G (GPCR) et les récepteurs de la tyrosine kinase (RTK) détectent les molécules de signalisation externes et provoquent une accumulation du phosphatidylinositol (3,4,5) triphosphate (PIP₃) au bord de devant. L’accumulation de PIP₃ conduit alors à l’activation de petites protéines de type Ras de la famille Rho appelées Rac, Cdc42 et Rho. Rac et/ou Cdc42 provoquent des changements cytosquelettiques tels que la polymérisation de l’actine au bord avant tandis que Rho provoque des contractions d’actine-myosine au bord arrière. À la suite de la polymérisation de l’actine, les protubérances sont générées au bord avant.

Types de protubérances

L’actine sert d’échafaudage physique pour les protubérances. Par conséquent, la forme des structures protubérantes varie en fonction de la façon dont l’actine est assemblée. Deux types de protubérances couramment étudiés sont les lamellipodes et les filopodes. Les lamellipodes sont de larges saillies ressemblant à des feuilles qui contiennent un réseau ramifié de filaments d’actine minces et courts. Lorsque les lamellipodes s’éloignent du substrat et se déplace à reculons, un mouvement de froissement particulièrement distinct se produit. Les protubérances des lamellipodes peuvent se trouver dans des cellules comme les fibroblastes, les cellules immunitaires, et les neurones. Les filopodes sont des protubérances minces qui émanent des membranes cellulaires. Ils sont souvent observés dans les cellules, comme les neurones, travaillant en tandem avec les lamellipodes pendant la migration.