Ils révèlent un pont clé dans la communication génétique du développement cranio-facial

Une étude récente a identifié un mécanisme génétique essentiel qui régule la formation et la migration des cellules de la crête neurale crânienne, essentielles au développement de la structure du visage. Cette découverte élargit les connaissances sur les rôles que jouent certains gènes dans une étape critique du développement embryonnaire et ouvre la porte à une meilleure compréhension des causes génétiques de certaines maladies congénitales.

L’étude a été réalisée par une équipe internationale composée, entre autres, de Samantha M. Barnada, de l’Université Thomas Jefferson de Philadelphie, aux États-Unis ; par Eloísa Herrera, qui dirige le laboratoire Génération et régénération de circuits bilatéraux à l’Institut des neurosciences (IN), un centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l’Université Miguel Hernández (UMH) d’Elche, en Espagne ; et par Marco Trizzino, dont le laboratoire de l’Imperial College de Londres (Royaume-Uni) est expert dans l’étude des cellules souches humaines.

Les auteurs de l’étude ont révélé comment le gène ZIC2, en collaboration avec le complexe ARID1A-BAF, joue un rôle crucial dans un processus connu sous le nom de transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT). Ce processus permet aux cellules de changer de forme et de migrer vers leurs destinations dans l’embryon pour former des organes et des tissus, notamment des structures faciales.

L’équipe a mené des expériences avec des cellules souches dérivées de patients atteints du syndrome de Coffin-Siris (CSS), une maladie génétique rare qui survient en cas d’insuffisance dans la fonction de ces gènes et se caractérise par des anomalies dans diverses parties du corps, notamment des problèmes de des extrémités, retard intellectuel et malformations cranio-faciales. Ces cellules ont été utilisées pour étudier comment les altérations génétiques d’ARID1A affectent les programmes génétiques EMT et la fonction du gène ZIC2. Les analyses comprenaient des techniques avancées telles que RNA-seq et ChIP-seq, qui ont permis l’identification de gènes régulés par cet axe moléculaire.

De plus, l’équipe a utilisé des modèles animaux, tels que des souris et des embryons de poulet, pour observer in vivo comment ZIC2 régule la migration des cellules de la crête neurale et pour vérifier les défauts associés à la perte d’ARID1A dans le développement cranio-facial. “C’est ainsi que nous avons découvert que ZIC2 est exprimé dans les cellules prémigratoires de la crête neurale, juste avant qu’elles ne commencent leur mouvement”, explique Herrera.

Traitements possibles des maladies génétiques

Les résultats de l’étude révèlent qu’ARID1A contrôle un programme génétique essentiel à l’EMT et que ZIC2 est l’un des gènes les plus importants dans ce processus. Si ARID1A ne fonctionne pas correctement, ZIC2 ne peut pas occuper les sites génomiques nécessaires pour activer les gènes EMT, ce qui interfère avec la migration de la crête neurale, déclenchant des trajectoires cellulaires aberrantes et provoquant des anomalies cranio-faciales.

Le gène ZIC2 pilote la migration des cellules de la crête neurale (en vert) au cours des premiers stades embryonnaires, un processus essentiel à la formation du système nerveux. (Image : IN (CSIC-UMH))

Ces recherches mettent en lumière les mécanismes génétiques à la base du développement cranio-facial et offrent également des pistes importantes pour le développement de thérapies ciblées. « Savoir comment ZIC2 et ARID1A interagissent au cours du développement nous donne un outil clé pour explorer les traitements possibles des maladies génétiques congénitales », conclut Herrera.

L’étude s’intitule « ARID1A-BAF coordonne l’occupation génomique ZIC2 pour la transition épithéliale-mésenchymateuse dans la spécification de la crête neurale crânienne ». Et cela a été publié dans la revue académique The American Journal of Human Genetics. (Source : Elena Garrido/IN/CSIC)