Fonction et régulation de la protéine ICAP-1alpha dans la ...

tel-00435843, version 1 - 24 Nov 2009
IV.6. Invalidation fonctionnelle du gène Icap-1 chez la souris
Afin d’étudier la fonction d’ICAP-1α in vivo, l’invalidation du gène codant pour la protéine
ICAP-1α chez la souris a été effectuée par recombinaison homologue (Bouvard, Aszodi et al.
2007). Le gène rapporteur lacZ a été inséré dans l’exon 2 en phase avec l’ATG initiateur du
gène Icap-1, ce qui a permis de suivre le patron d’expression de la protéine au cours de
l’embryogénèse et chez l’animal adulte. Durant l’embryogénèse, l’expression d’ICAP-1α est
détectée dès 8,5 jours post-coïtum (E8,5) dans le mésenchyme facial et dans l’ébauche de
cœur et s’étend au tissu neural à E9,5. Comme chez l’homme (Zhang and Hemler 1999),
l’expression d’ICAP-1α atteint un niveau ubiquitaire avec des variations d’expression selon le
type cellulaire et le tissu, à l’exception du foie où ICAP-1α est absent. Comme il a été
précédemment montré (Faisst and Gruss 1998), ICAP-1α est très exprimée dans le cerveau,
plus spécifiquement dans le cervelet, le striatum, le bulbe olfactif et les cellules de Purkinje.
Alors que l’invalidation fonctionnelle du gène codant pour l’intégrine β1 induit une létalité
péri-implantatoire, la déficience en ICAP-1α est moins sévère suggérant un rôle subtil de
cette protéine dans la régulation de l’intégrine β1 et ce d’autant plus qu’aucune redondance
avec ICAP-1α n’a été identifié. Les souris Icap-1 -/- sont plus petites à la naissance par rapport
aux souris de type sauvage et présentent des défauts neurologiques sévères avec une réduction
de l’activité et une ataxie. A l’âge adulte, les souris mutantes sont moribondes. La perte
d’ICAP-1α engendre une importante malformation craniofaciale caractérisée par un crâne
bombé, un museau raccourci et élargi et des yeux gonflés. Ce phénotype cranial est du à un
défaut d’ossification de la suture métopique qui reste ouverte engendrant une malformation
des os craniaux. Des défauts osseux sont également présents dans les vertèbres et l’os pelvien.
Les sutures osseuses de la voûte crânienne se forment à l’interface de deux populations
ostéoblastiques composées de progéniteurs ostéogéniques se différenciant en ostéoblastes,
appelées fronts ostéogéniques, séparées par un mésenchyme inter-sutural. ICAP-1α est
exprimé dans les sutures au niveau des progéniteurs ostéoblastiques et dans le mésenchyme
entre les deux fronts Chez les souris Icap-1 -/- , un défaut de prolifération des progéniteurs
ostéoblastiques réduit le front ostéogénique et corrèle avec la fonction d’ICAP-1α dans la
prolifération cellulaire (Fournier, Dupe-Manet et al. 2005).
D’autre part, la différenciation des ostéoblastes est un processus multi-étapes qui requiert tout
d’abord une condensation des cellules du mésenchyme qui formeront le front ostéogénique
(Hall and Miyake 2000). Cette population cellulaire condensée va ensuite se différencier et
exprimer différents marqueurs ostéoblastiques comme Runx2. Chez les souris Icap-1 -/- , la
capacité de compaction de cellules est sévèrement réduite et l’expression de Runx2 dans le
front ostéogénique est significativement réduite, suggérant un rôle d’ICAP-1α dans la
différenciation ostéoblastique.
Les défauts de prolifération et de différenciation des ostéoblastes des souris Icap-1 -/conduisent
à une ostéogénèse imparfaite. Cette anomalie de la différenciation ostéoblastique
des souris mutantes provient d’un défaut de régulation de l’activité de l’intégrine β1 qui
présente une affinité élevée pour son ligand. En effet, l’intégrine β1 joue un rôle important
dans la différenciation des ostéoblastes in vitro ainsi que dans la prolifération cellulaire
(Moursi, Globus et al. 1997; Zimmerman, Jin et al. 2000). L’activation de l’intégrine β1
provoque un défaut de différenciation in vitro des progéniteurs ostéoblastiques, de façon
similaire aux cellules Icap-1 -/- (Bouvard, Aszodi et al. 2007). Ces résultats démontrent pour la
première fois la nécessité d’une régulation de l’affinité des intégrines dans le développement
osseux. En régulant l’affinité de l’intégrine β1, la protéine ICAP-1α constitue un véritable
régulateur de l’ostéogénèse, contrôlant à la fois la prolifération et la différenciation des
progéniteurs ostéoblastiques.
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