Le complexe d’adhésion ciliaire apical s’établit au pied basal des cils mobiles et dépend du réseau de microtubules

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 19028 (2022) Citer cet article

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Le complexe d'adhésion ciliaire (CA) se forme en association étroite avec les corps basaux des cils au cours des premiers stades de la ciliogenèse et est responsable de la médiation d'interactions complexes avec les réseaux d'actine des cellules multiciliées (MCC). Cependant, sa localisation précise par rapport aux structures accessoires basales du corps et les interactions qui conduisent à son établissement dans les MCC ne sont pas bien comprises. Ici, nous avons étudié la distribution des protéines CA à l’aide de l’imagerie super-résolution et des interactions possibles avec le réseau de microtubules. Les résultats de cette étude révèlent que le complexe apical CA se forme à l’extrémité distale du pied basal et dépend des microtubules. Nos données soulèvent également la possibilité que les AC puissent jouer des rôles supplémentaires dans la régulation de l'organisation du réseau de microtubules des MCC.

Les cils sont des saillies basées sur des microtubules et sont classés en cils primaires et mobiles qui diffèrent par leur structure et leur fonction1, 2. La plupart des cellules développent un seul cil primaire non mobile pour détecter et transduire les signaux mécaniques et chimiques. Les cils mobiles, quant à eux, battent de manière coordonnée et polarisée pour générer un écoulement de fluide. Par exemple, les cellules multiciliées (MCC) contiennent des centaines de cils mobiles qui pilotent le flux du liquide céphalo-rachidien dans le cerveau et le transport des ovocytes le long de l'oviducte et sont nécessaires dans les voies respiratoires pour l'élimination du mucus qui piège les particules et les agents pathogènes inhalés. Par conséquent, les défauts du flux de fluide généré par les cils entraînent des risques accrus d’hydrocéphalie et d’infertilité féminine, d’infections respiratoires chroniques récurrentes et conduisent à des maladies telles que la dyskinésie ciliaire primitive (PCD)3,4,5.

Les cils sont assemblés à partir de corps basaux (BB), qui sont des structures basées sur des microtubules (MT) à neuf fois symétriques. Dans les MCC, les BB sont polarisés avec les pieds basaux se projetant dans la direction du flux ciliaire. La perte du pied basal entraîne une désorientation ciliaire6. Le pied basal fonctionne comme un centre organisateur de MT et ses protéines sont organisées en trois régions structurelles : la région I relie le pied basal aux triplets de microtubules du corps basal et fournit probablement un soutien mécanique lors d'un AVC efficace6, 7 ; la région II ou région d'échafaudage est constituée de protéines qui servent à l'assemblage du pied basal, telles que ODF26, 8, 9, Ninein10, galactin-37, CEP1911, CEP12812, centriolin13 et CC2D2A14 ; la région III ou région d'ancrage des microtubules correspond à la coiffe basale du pied qui est composée d'un complexe protéique qui ancre ou nuclée les microtubules. Plus précisément, dans les cils mobiles, la coiffe contient entre autres les protéines NEDD1 et la γ-tubuline qui développent le complexe γTuRC, nécessaire à la nucléation des microtubules15. CEP170 est une protéine de la coiffe basale du pied nécessaire pour connecter les corps basaux au réseau de microtubules16, 17. De plus, la z- et la ε-tubuline se localisent au niveau de la coiffe basale du pied dans les MCC18. Il est intéressant de noter que l’épuisement de la z-tubuline ne perturbe pas la connexion du réseau MT au pied basal, mais perturbe l’assemblage des réseaux d’actine apical et subapical, suggérant que le pied basal assure la médiation des interactions du corps basal avec le cytosquelette d’actine .

L'épiderme embryonnaire de Xenopus laevis possède un ensemble de MCC fournissant un modèle idéal pour étudier le développement et la fonction des cils. Nos travaux antérieurs utilisant Xenopus laevis ont conduit à la découverte d’une nouvelle structure ciliaire, appelée adhérences ciliaires (AC)19. Les CA sont des complexes multiprotéiques qui s'associent aux corps basaux des cils et sont impliqués dans les interactions entre les corps basaux et le cytosquelette d'actine au cours de la différenciation des MCC, ainsi que dans les MCC matures. Quatre membres protéiques du complexe CA ont été identifiés : FAK, Paxillin, Vinculin et Talin ; tous étant des membres bien caractérisés du complexe multiprotéique Focal Adhesion (FA). Les CA se forment dans deux régions distinctes, sous-apicalement à l'extrémité de la radicelle striée et apicalement adjacentes aux corps basaux, cependant leur positionnement précis par rapport aux structures accessoires du corps basal reste inexploré. Dans la présente étude, nous avons effectué une analyse de localisation plus détaillée des protéines CA en utilisant la microscopie à super-résolution pour augmenter la résolution de l'imagerie et améliorer la précision de la localisation. Le positionnement sous-ciliaire de l'AC a été déterminé en référence aux marqueurs proximaux et distaux du pied basal. Nous avons ainsi identifié les membres de l'AC en tant que protéines basales du pied, facilitant ainsi les recherches futures sur le rôle des composants basaux du pied dans la biologie des cils.