Haptotaxie - Haptotaxis

L'haptotaxie (du grec ἅπτω (hapto, "toucher, attacher") et (taxis, "arrangement, ordre")) est la motilité directionnelle ou l'excroissance des cellules, par exemple dans le cas d' une excroissance axonale , généralement jusqu'à un gradient d'adhésion cellulaire sites ou chimiotactiques liés au substrat (le gradient du chimiotactique étant exprimé ou lié sur une surface, contrairement au modèle classique de chimiotaxie , dans lequel le gradient se développe dans un fluide soluble.). Ces gradients sont naturellement présents dans la matrice extracellulaire (MEC) du corps lors de processus tels que l'angiogenèse ou artificiellement présents dans les biomatériaux où les gradients sont établis en modifiant la concentration des sites d'adhésion sur un substrat polymère .

Signification clinique

L'haptotaxie joue un rôle majeur dans la cicatrisation efficace des plaies. Par exemple, lorsque l'intégrité cornéenne est compromise, les cellules épithéliales recouvrent rapidement la zone endommagée par prolifération et migration (haptotaxie). Dans le stroma cornéen , les kératocytes de la zone blessée subissent une apoptose , laissant le stroma dépourvu de cellules qui doivent être remplacées. Les kératocytes entourant la zone blessée prolifèrent et deviennent des fibroblastes qui migrent pour remplir la zone blessée. Cela crée un environnement sain avec des myofibroblastes et une matrice extracellulaire. C'est ce qu'on appelle la rétrodiffusion de la lumière ou la brume sous-épithiale. En cas de lésion d'une cellule épithéliale, une heptotaxie se produit, qui est fortement influencée par la vitesse de la cellule, qui est à son tour influencée par la direction de la motilité cellulaire . Les cellules migrent facilement et rapidement en paquets, de sorte que lorsqu'une cellule se déplace, les autres suivent en réponse au gradient et au mouvement initial des cellules. Les effets mécaniques tels que l'accumulation de forces de traction peuvent jouer un rôle important à la fois pour la division et la motilité des cellules dans les tissus.

Méthodes d'étude

Comme défini ci-dessus, l'haptotaxie est la motilité des cellules sur un gradient de molécules liées au substrat. Il existe une grande variété de procédures pour mettre en place ce gradient in vitro pour l'étude de l'haptotaxie. Les deux catégories principales peuvent être classées en continu ou numérique. Les deux types sont relativement faciles à produire, mais les gradients numériques donnent des calculs de concentration plus précis. Dans l' ensemble, les méthodes actuellement utilisées peuvent être améliorés pour refléter l' in vivo environnement plus, comme la résolution des gradients est pas aussi forte in vitro comme ils sont in vivo . De plus, les gradients biologiques ont la capacité de modifier la géométrie, ce que les modèles actuels in vitro ne peuvent imiter. Ces gradients sont utiles pour comprendre les bases de l'haptotaxie, mais en raison de la nature complexe et fluide de ces gradients, une compréhension plus approfondie de la condition in vivo est difficile à déterminer.

Cellules tumorales et haptotaxie

Une caractéristique de nombreux cancers est la capacité de se déplacer dans tout le corps. Ce sont des cellules malignes , et constituent une menace sérieuse pour la santé d'un individu. Il a été indiqué que l'haptotaxie joue un rôle dans la capacité des cellules malignes à métastaser . Un facteur qui s'est initialement avéré influencer l'haptotaxie est le facteur d'étalement du sérum, qui est présent dans le sérum sanguin et les tissus interstitiels. Il a été démontré que la présence de facteur d'étalement dans le sérum influence la migration dirigée le long d'un gradient de molécules de substrat dans quelques types de cellules cancéreuses. Un autre composant important dans l'haptotaxie des cellules tumorales est MenaINV, qui est une protéine régulatrice de l' actine qui s'exprime de plus en plus dans les cellules tumorales. Cette protéine régulatrice de l'actine se lie aux récepteurs de la fibronectine et aide aux processus haptotactiques et chimiotactiques des cellules tumorales.

Pathologie

L'haptotaxie joue un rôle dans plusieurs types de maladies où le mouvement ou l'agrégation de cellules provoque les symptômes. Comme mentionné précédemment, les cancers métastatiques ont la capacité d'effectuer une haptotaxie afin de se propager dans tout le corps. Cette capacité n'est pas limitée aux cellules tumorales. La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie caractérisée par une fibrose des cellules mésothéliales pulmonaires . Le TGF-β1 est une cytokine présente dans des concentrations plus élevées de poumons de patients atteints de FPI et induit une haptotaxie des cellules mésothéliales pleurales. Dans le même temps, le TGF-β1 provoque le développement des cellules mésothéliales en myofibroblastes , qui contribuent aux symptômes de la FPI. Le résultat est qu'il se produit une agrégation de myofibroblastes dans les poumons, ce qui conduit à une fibrose des cellules mésothéliales. Au cours de la néphrite , VCAM-1 est exprimé à des niveaux plus élevés sur les tubules des néphrons, ce qui conduit à une migration accrue des leucocytes via le gradient établi par VCAM-1. Il est important de noter que cette expression accrue n'a pas été trouvée sur les cellules endothéliales capillaires. Cette migration des leucocytes entraîne une inflammation et une destruction tissulaire caractéristiques d'une réponse inflammatoire .

Système immunitaire

Le mouvement des cellules est vital pour le fonctionnement du système immunitaire , et en particulier pour les cellules présentatrices d'antigène. Les cellules dendritiques (l'une des principales cellules présentatrices d'antigène dans le système immunitaire), se déplacent vers les ganglions lymphatiques après avoir phagocyté un antigène afin de présenter l'antigène aux cellules T . Les chimiokines influencent ces mouvements, en particulier le CCL21, qui est lié aux membranes des cellules endothéliales lymphatiques. L'influence est à courte portée, mais provoque un mouvement des cellules dendritiques vers le haut d'un gradient chimique fixe. D'autres leucocytes présentent également un mouvement haptotactique : les neutrophiles subissent une migration médiée par l'IL-8, tandis que les monocytes , les basophiles , les éosinophiles et certaines cellules T sont influencés par les chimiokines RANTES. Dans la polyarthrite rhumatoïde et l' arthrose , une maladie auto-immune, il a été démontré que le gonflement et la migration associés des neutrophiles vers le site affecté sont liés à la cytokine midkine liée à la membrane. Cette cytokine fonctionne de manière haptotactique, attirant les neutrophiles locaux vers le site d'expression.

Développement des tissus

L'haptotaxie joue un rôle dans l'organisation des cellules pour former des tissus et des régions spécifiques de ces tissus. La fibronectine et la laminine jouent toutes deux un rôle dans la mutation des surrénales en une distribution distincte dans la glande surrénale. Les adrénocytes migrent de manière centripète à mesure qu'ils mûrissent vers la moelle de la glande surrénale., et ce mouvement peut être le résultat de forces haptotactiques médiées par la fibronectine et la laminine. Dans les cellules nerveuses, la croissance axonale est médiée par le facteur de croissance nerveuse de manière haptotactique, où l'axone des cellules nerveuses se développe le long du gradient. Ces informations pourraient être utilisées pour éventuellement développer des méthodes pour favoriser la régénération nerveuse chez les patients présentant des lésions nerveuses. Une autre stratégie de régénération est l'utilisation de cellules souches mésenchymateuses , qui peuvent se différencier en différents types de tissu conjonctif au cours du processus de cicatrisation. L'haptotaxie est médiée par la fibronectine, la vitronectine et le collagène de type I. Une étude récente a provisoirement proposé l'idée que les structures des cellules responsables de la détection des gradients de protéines membranaires sont des filopodes atténués . En outre, plus la quantité de filopodes présents sur le bord d'attaque de la cellule en migration est importante, plus la cellule est sensible au gradient haptotactique. Ceci est important car il est possible que toutes les cellules mobiles qui affichent des filopodes puissent répondre à des gradients haptotactiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur le sujet, mais il est clair que de plus en plus de types de cellules subissent une haptotaxie qu'on ne le croyait à l'origine.

Utilisations thérapeutiques

Le placement de molécules haptotactiques serait le plus avantageux dans les situations où un nombre accru de cellules est nécessaire pour se déplacer vers un emplacement souhaité pour aider le processus de guérison, soit directement, soit par leurs produits cellulaires. L'introduction de peptides haptotactiques peut aider à guérir plusieurs maladies telles que le diabète sucré , les déficiences en hémophilie A et B et la maladie de Parkinson . Les molécules haptoctatiques joueraient un rôle dans la guérison en restreignant d'autres cellules issues de la bio-ingénierie qui ont la capacité de produire les produits cellulaires nécessaires à la zone souhaitée du corps où une thérapie est nécessaire. Cette application peut également être utilisée dans la cicatrisation des plaies, où un nombre accru de fibroblastes et de kératinocytes aide à la regranularisation de la plaie, diminuant ainsi le temps de cicatrisation global. En ce qui concerne les prothèses , faire en sorte que le dispositif prothétique s'intègre avec succès au tissu est un défi. Lorsque la surface de la prothèse est recouverte de matériaux haptotactiques, la prothèse est aidée à former des liaisons covalentes avec les cellules et devient solidement attachée à la couche cellulaire. Bien que l'haptotaxis ne se produise pas dans ce processus, cela démontre la diversité avec laquelle cette connaissance sur l'haptotaxis peut être utilisée.

Voir également

Les références

Liens externes

  • "Cellular Migration" - Université de Californie, Berkeley, 2003. Site Web sur l'ingénierie cellulaire et tissulaire.