SingleCrest — SINGLE CREST: Mosaïque cellulaire et crête neurale: impact sur la transition épithélium-mésenchyme.

La transition épithélium-mésenchyme (EMT) est un processus essentiel du développement, de la cicatrisation et des pathologies (fibrose, cancer), activée par une poignée de facteurs de transcription (EMT-TFs) contrôlant adhérence et motilité cellulaires. Bien que de nombreuses études aient exploré les propriétés de chacun de ces facteurs pris séparément, les connaissances actuelles de ces processus laissent des questions fondamentales totalement ouvertes, que ce soit au cours du développement ou du cancer [1]. Ce projet s'intéresse à la dynamique spatiotemporelle de co-activation de ces facteurs et à l'importance fonctionnelle de ces co-expressions pour l'accomplissement de la TEM et la migration des cellules. Nos questions sont: les EMT-TFs sont-il co-activés dans une cellule donnée à un temps donné? Existe-t-il des caractéristiques précises d'expression de ces facteurs, une combinatoire et une dynamique, reliées à des états cellulaires précis, ou bien y a-t-il une part de stochasticité dans l'activation spatio- temporelle de ces facteurs dans un tissu donné? Quand ils sont co-activés, coopèrent-ils moléculairement dans la même cellule pour, par exemple, activer des modalités différentes d'EMT? En combinant biologie cellulaire, embryologie moléculaire et bioinformatique, ce projet explore l'EMT de la cellule unique au tissu, en utilisant la crête neurale (CN), un modèle classique d'EMT manipulable par de nombreuses approches expérimentales in vivo et ex-vivo. Nous décrirons la dynamique de co-expression des EMT-TFs et de leurs régulateurs in vivo, en explorant les transcriptomes de cellules uniques et par des techniques d'hybridation in situ multiplexe. Cette partie produira la première cartographie de co-expression des EMT-TFs in vivo. Nous repousserons les limites de certaines approches actuelles (profondeur limitée des transcriptomes de cellules uniques, difficultés à détecter fiablement des hétérogénéités géniques..) en développant de nouveaux jeux de données (meilleure profondeur de séquençage, ciblage des cellules de la CN) et des nouveaux algorithmes avec deux partenaires spécialisés du domaine "single cell transcriptomics", L. Peshkin (Partenaire 3, Harvard Medical School, Dept Systems Biology, [2]) et I. Adameyko (Partenaire 4, U. Vienna [3]). Nous utiliserons des approches d'hybridation in situ quantitatives (à l'échelle de la cellule unique et de la molécule unique) avec T. Walter (Mines ParisTech, collaborateur externe [4]), pour produire une cartographie quantitative au cours du développement de la crête neurale. Pour comprendre l'impact fonctionnel de la coopération des EMT- TFs, nous manipulerons le réseau génique de l'EMT et sa régulation avec une suite d'outils moléculaires dédiés, afin d'analyser les paramètres fins de l'EMT et de la migration de la CN in vivo et in vitro. A.H. Monsoro-Burq (Coordinateur, Partenaire 1, I. Curie, U. Paris Saclay, [5, 6]) et E. Théveneau (Partenaire 2, U. Toulouse, [7, 8]) développeront une analyse intégrée des aspects développementaux et cellulaires des conséquences fonctionnelles des co-expressions des EMT-TFs. Notre projet apportera une vision nouvelle du contrôle et des modalités de la transition épithélium- mésenchyme, impactant largement les connaissances dans le contexte normal ou pathologique de ce processus cellulaire et tissulaire complexe. [1] Stemmler et al, Nat.Cell.Biol 2019; 10.1038/s41556-018-0196-y [2] Briggs et al., Science 2018, 10.1126/science.aar5780 [3] Soldatov et al., Science 2019; DOI:10.1126/science.aas9536 [4] Tsanov et al., Nucl Ac.Res.2016;10.1093/nar/gkw784 [5] Plouhinec et al., PLOS Biology 2017; DOI:10.1371/journal.pbio.2004045. [6] Scerbo and Monsoro-Burq 2020; Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aaz1469 [7] Bajanca et al., Nature Communications 2019; DOI:10.1038/s41467-019-09548-5 [8] Yang et al, Nat Rev Mol Cell Biol. 2020, DOI: 10.1038/s41580-020-0237-9.