Worldlex Wiki L'homologue nodal est une protéine sécrétoire qui, chez l'homme, est codée par le gène NODAL qui est situé sur le chromosome 10q 22.1. Il appartient à la superfamille des facteurs de croissance transformants bêta (superfamille TGF-β). Comme de nombreux autres membres de cette superfamille, il est impliqué dans la différenciation cellulaire au début de l'embryogenèse , jouant un rôle clé dans le transfert de signal du nœud primitif , dans la ligne primitive antérieure , au mésoderme de la plaque latérale (LPM).
La signalisation nodale est importante très tôt dans le développement pour la formation du mésoderme et de l'endoderme et l'organisation ultérieure des structures axiales gauche-droite. [ De plus, Nodal semble avoir des fonctions importantes dans la structuration neuronale, l'entretien des cellules souches et de nombreux autres processus de développement, y compris la gaucherie/droiterie .
Induction nodale de la gastrulation
Le nœud primitif sert d'organisateur principal lors de la production de Nodal, qui fonctionne comme molécule de signalisation pour le développement embryonnaire précoce et la gastrulation. Après la formation du nœud primitif, la sécrétion de Nodal induit une migration cellulaire locale. Des signaux secondaires tels que DKK1 permettent la migration en régulant à la hausse ou à la baisse les molécules d'adhésion cellulaire, permettant ainsi le mouvement et l'association avec des cellules similaires.
Tout d'abord, crânialement ou antérieurement, l'endoderme viscéral antérieur (AVE) se développe alors que la première vague de Nodal induit la migration de l'endoderme viscéral par rapport au nœud primitif. L'AVE commence à sécréter des facteurs inhibiteurs tels que Lefty rapidement après l'expression de Nodal et agit pour inhiber Nodal et établir un schéma d'axe antéro-postérieur.
Au fur et à mesure que le nœud primitif s'étend crânialement, les cellules épiblastiques exposées à de fortes concentrations de nodal commencent leur mouvement initial dans la ligne primitive et deviennent endoderme, tandis que les cellules épiblastiques exposées à des concentrations intermédiaires de nodal deviennent mésoderme, et les cellules qui ne sont pas stimulées par nodal deviennent ectoderme. Ce processus entraîne la transition de l'épiblaste à couche unique en trois couches germinales de cellules progénitrices pour tous les autres systèmes corporels adultes. L'action simultanée des cils sur la surface du nœud primitif pousse les concentrations accrues vers le côté gauche de l'embryon, établissant le gradient de concentration gauche-droite précédant l'organogenèse asymétrique dans le développement ultérieur en raison des cascades de signalisation en aval. L'absence de nodal conduit à l'échec de la gastrulation et à la non-viabilité.
Signalisation
Nodal peut se lier aux récepteurs de type I et de type II de la sérine/thréonine kinase , Cripto-1 agissant comme co-récepteur. La signalisation via SMAD 2/3 et la translocation ultérieure de SMAD 4 vers le noyau favorisent l'expression des gènes impliqués dans la prolifération et la différenciation. Nodal active également sa propre expression via une boucle de rétroaction positive. Il est étroitement régulé par les inhibiteurs Lefty A, Lefty B, Cerberus et Tomoregulin-1, qui peuvent interférer avec la liaison au récepteur Nodal.
Ligands nodaux spécifiques à l'espèce
Français Nodal est une cytokine largement distribuée . La présence de Nodal n'est pas limitée aux vertébrés , on sait également qu'elle est conservée chez d'autres deutérostomes ( céphalochordés , tuniciers et échinodermes ) et protostomes tels que les escargots, mais ni le nématode C. elegans (un autre protosome) ni la mouche à fruits Drosophila (un arthropode) n'ont de copie de nodal. Bien que la souris et l'humain n'aient qu'un seul gène nodal , le poisson zèbre contient trois paralogues nodaux : strabisme, cyclope et gaucher, et la grenouille cinq (xnr1,2,3,5 et 6). Même si les homologues nodaux du poisson zèbre sont très similaires, ils se sont spécialisés pour remplir des rôles différents ; Par exemple, Squint et Cyclops sont importants pour la formation du mésoendoderme, tandis que Southpaw joue un rôle majeur dans la morphogenèse cardiaque asymétrique et l'asymétrie viscérale gauche-droite. Un autre exemple de spéciation protéique est le cas de la grenouille où Xnr1 et Xnr2 régulent les mouvements dans la gastrulation contrairement à Xnr5 et Xnr6 qui sont impliqués dans l'induction du mésoderme. Chez la souris, Nodal a été impliqué dans l'asymétrie gauche-droite, la configuration neuronale et l'induction du mésoderme (voir signalisation nodale ).
Fonctions
La signalisation nodale régule la formation du mésoderme de manière spécifique à l'espèce. Ainsi, chez Xenopus , Xnr contrôle la formation du mésoderme dorso-ventral le long de la zone marginale. Chez le poisson zèbre , Squint et Cyclops sont responsables de la formation du mésoderme animal-végétal . Chez le poulet et la souris , Vg1 et Nodal favorisent respectivement la formation de stries primitives dans l'épiblaste. Dans le développement du poussin, Nodal est exprimé dans la faucille de Koller . Des études ont montré qu'une élimination nodale chez la souris provoque l'absence de la strie primitive et l'échec de la formation du mésoderme , conduisant à un arrêt du développement juste après la gastrulation .
Par rapport à la spécification du mésoderme , la spécification de l'endoderme nécessite une expression plus élevée de Nodal. Ici, Nodal stimule les homéoprotéines mixeuses, qui peuvent interagir avec les SMAD afin de réguler à la hausse les gènes spécifiques de l'endoderme et de réprimer les gènes spécifiques du mésoderme .
L'asymétrie gauche-droite (asymétrie LR) des organes viscéraux chez les vertébrés est également établie par la signalisation nodale . Alors que Nodal est initialement exprimé de manière symétrique dans l' embryon , après la gastrulation , Nodal devient asymétriquement restreint au côté gauche de l'organisme. Il est hautement conservé chez les deutérostomes. Un orthologue de Nodal a été trouvé chez les escargots et s'est avéré également impliqué dans l'asymétrie gauche-droite en 2008.
Afin de permettre le développement du tissu neural antérieur, la signalisation nodale doit être réprimée après avoir induit une asymétrie du mésendoderme et du LR.
Des recherches récentes sur les cellules souches embryonnaires humaines et murines (hESC) indiquent que Nodal semble être impliqué dans le maintien de l' auto-renouvellement des cellules souches et de leurs potentiels pluripotents . Ainsi, la surexpression de Nodal dans les hESC conduit à la répression de la différenciation cellulaire. Au contraire, l'inhibition de la signalisation Nodal et Activin a permis la différenciation des hESC.