Assessing the roles of contractility and polarity in the emergence of endothelial cell chirality

Evaluation du rôle de la contractilité et de la polarité dans l'expression de la chiralité cellulaire dans un modèle endothélial La chiralité, définie comme étant la propriété d'un objet de ne pas être superposable à son image miroir, est une caractéristique conservée des systèmes biologiques ayant des implications critiques dans divers processus physiologiques, comme la morphogenèse tissulaire et le développement embryonnaire. On pense que les asymétries gauches-droites rencontrées à grande échelle, au cœur de la programmation du développement des organes et du patterning des tissus, proviennent de l'asymétrie gauche-droite de leurs cellules constitutives, communément appelée chiralité cellulaire. Il a été démontré que dans un environnement à géométrie confinée, les cellules individuelles et les groupes de cellules brisent spontanément leur symétrie gauche-droite et présentent des comportements chiraux qui leurs sont propres. Malgré l'absence de mécanisme moléculaire clair expliquant la manifestation de cette propriété au niveau cellulaire, la plupart des études convergent vers un rôle essentiel du cytosquelette d'actine en interaction avec ses protéines partenaires. En particulier, plusieurs travaux indiquent que la contractilité du réseau d'actomyosine jouerait un rôle clé dans l'alignement et la rotation chirales des cellules. Cependant, la contribution exacte des forces contractiles à l'émergence et au maintien de la chiralité cellulaire reste à élucider. De plus, il a été rapporté que l'expression de la chiralité dans divers modèles coïncide avec une repolarisation des organelles de la cellule, un autre type de brisure de symétrie qui régit l'organisation du cytosquelette et joue un rôle essentiel dans la mise en place de mouvements cellulaires. Malgré l'observation de ce phénomène, une compréhension claire de la rétroaction existant entre polarisation des constituants cellulaire et expression du phénotype chiral fait encore défaut.Dans ce contexte, notre projet aborde dans un premier temps le rôle de la contractilité dans l'établissement de la chiralité au sein d'un modèle minimal de paires de cellules endothéliales. Nous avons montré que des doublets de cellules confinés sur des micropatterns en forme de disque présentaient spontanément une rotation persistante et biaisée vers la droite qui dépend fortement des forces contractiles produites par le cytosquelette d'actine. En particulier, nos données expérimentales ont démontré que la variation du niveau de contractilité cellulaire n'affectait pas seulement le déclenchement de la rotation, mais modulait également la force et la direction du biais chiral. En outre, un examen plus approfondi du mécanisme associé à la rotation chirale des doublets a révélé la présence d'une asymétrie de force au sein de la paire de cellules. De manière intéressante, nos résultats ont montré que le niveau de contractilité de la cellule la plus contractile était corrélé avec la vitesse et la direction de la rotation des doublets, ce qui suggère que cette cellule hautement contractile dominerait le comportement chiral du système, prédisant ainsi le biais du doublet. Dans un deuxième temps, en adaptant la géométrie de nos micropatrons, nous avons réussi à identifier les conditions requises pour déclencher la rotation chirale de cellules endothéliales individuelles. Nous avons utilisé ce système pour questionner la nature intrinsèque de la chiralité cellulaire et sa relation avec la polarité, tout en mettant en lumière une implication possible de la motilité dans l'émergence d'un phénotype chiral persistant.L'ensemble de ces résultats montrent que l'équilibre des forces produites par les cellules d'une paire serait activement impliqué dans l'expression de la chiralité dans les doublets. En outre, nos résultats préliminaires suggèrent que l'émergence de la chiralité cellulaire pourrait être liée avec la brisure de symétrie étant associée au processus de motilité cellulaire.