Les processus de formation de la strie primitive et de la spécification du destin cellulaire dans l’épiblaste des mammifères reposent sur des interactions entre les signaux biochimiques (morphogènes et leurs inhibiteurs/activateurs) et l’organisation des tissus cellulaires (polarité des cellules épithéliales, adhésion et tension du cytosquelette). Ces études étant difficiles à réaliser sur des embryons, les cellules souches pluripotentes humaines, considérées comme l’équivalent des cellules de l’épiblaste, sont devenues un système de référence pour disséquer ces interactions fonctionnelles et leurs hiérarchies.

Dans une étude publiée dans Nature Communications dirigée par Rosanna Dono de l’équipe Maina, Thomas Legier, Diane Rattier et leurs collègues ont examiné les propriétés de différentiation des hiPSCs régulées à la baisse pour le régulateur de morphogène GLYPICAN-4, dans lequel des défauts dans les jonctions serrées (TJ) conduisent à des zones où l’intégrité épithéliale est perturbée. En utilisant une combinaison de différentes méthodes de culture des hiPSC, cette étude montre que les cellules présentent dans les zones perturbées deviennent compétentes pour détecter les signaux de gastrulation, BMP4 et ACTIVIN A, et ainsi se différencient en mésendoderme. En outre, une perturbation prolongée de l’intégrité épithéliale maintient l’activation des voix de signalisation BMP4 et ACTIVIN A au fil du temps, ce qui affecte l’efficacité et la robustesse de l’acquisition du destin cellulaire.

Collectivement, ces résultats révèlent que l’intégrité épithéliale est un déterminant clé de l’activité des signaux de la gastrulation et mettent en évidence un nouveau mécanisme guidant la détection des morphogènes et le control spatial du changement du destin cellulaire au sein d’un épithélium. En outre, ces résultats mettent en évidence les hiPSCs régulées à la baisse pour la protéine GLYPICAN-4 comme un moyen d’obtenir de nouvelles connaissances sur les processus développementaux et de progresser dans le domaine de la médecine régénérative.

Il est aussi possible que ce mécanisme de modulation de l’intégrité épithéliale et de l’activité de la signalisation en altérant les TJs soit d’une pertinence plus générale pour d’autres processus physiologiques et pathologiques où un haut degré de plasticité des cellules épithéliales a été décrit, comme pour le remodelage de la barrière épithéliale, l’inflammation des tissus ainsi que la tumorigenèse.