Comment les mouches maintiennent-elles l'équilibre dans les airs?

La matrice extracellulaire est un déterminant essentiel de la forme animale, permettant l'organisation des cellules et des tissus dans les organes avec des formes complexes. À Différence de la mouche Dosophile Flusadopte une forme globulaire qui découle du manque d'adhésion médiée par la matrice entre ses surfaces dorsales et ventrales. Cependant, contredisant ce modèle, il est connu que les manipulations de la matrice déforment les haltérios.

Pour comprendre la morphogenèse de l'haltério, nous caractérisons le comportement de la matrice et surveillons le développement métamorphique de l'halterio. Les scientifiques ont découvert que, comme dans l'aile, La morphogenèse correcte de l'haltério nécessite la dégradation du collagène IV, Nous démontrons qu'il est médié par l'expression de Matrix Metrix 2, contrôlé par Ecdisona, à la fois dans l'aile et Halterio.

Après la dégradation du collagène IV, Comme dans l'aile, les surfaces dorsales et ventrales de l'haltério établissent un contact médié par la laminine à travers de longues projections cytosquelettiques.

Les résultats révèlent un rôle inattendu de l'adhésion médiée par la matrice dans la morphogenèse des haltérios et Ils décrivent un nouveau type de structure de tension basée sur la matrice qui construit une forme à trois dimensions à partir d'épithéliums à deux dimensions.

Les mouches incroyables et insupportables

Une équipe de l'Institut des neurosciences (IN), du centre mixte du Conseil supérieur pour la recherche scientifique (CSIC) et de l'Université Miguel Hernández (UMH) d'Elche mouches et les moustiques, une structure fondamentale pour le vol des mouches. Ce petit orgue, situé derrière les ailes principales, agit comme un Gyroscope biologiquece qui aide l'insecte à se stabiliser dans l'air. Il L'étude a été publiée dans le magazine Biologie actuelle.

L'enquête a été menée par José Carlos Pastor Parec a montré que, contrairement à ce qui était pensé, Halterio n'est pas une structure creusemais ses deux surfaces sont connectées en interne à travers un système cellulaire sophistiqué qui stabilise sa forme arrondi.

Comme expliqué Couple berger«Cette structure est un système de stabilisation rappelant les supports architecturaux: Sans ces connexions internes, l'halterio allonge et perd sa forme, comme une tente sans tendeurs. «

Pendant le processus Sachez comment la métamorphose des mouches, le passage de la larve à l'adulte, les ailes et les haltérios sont développés à partir d'une fine couche de cellules. Dans le cas du Halterio, l'équipe a découvert qu'une matrice extracellulaire riche en collagène qui sépare ses deux faces est d'abord dégradée. Cette dégradation permet de former des projections cellulaires qui connectent les deux surfaces à travers une matrice avec une autre protéine, La laminineformant une sorte de cadre interne.

Ces connexions agissent comme des tendeurs biologiques, qui permettent de résister aux forces qui déformeraient autrement l'organe. Lorsque ce système échoue, Comme dans les modèles de mouches des fruits (Drosophila Melanogaster) Génétiquement modifié par l'équipe, le Halterio perd sa forme arrondie, clé de sa fonction.

En plus, L'étude révèle que l'haltério est soumis à une tension constante: une force qui tire sa base et une autre qui l'ancre à la cuticule externe de l'insecte. C'est précisément ce système de tension interne qui équilibre les deux forces pour maintenir sa géométrie.

Enregistrements de microscope électronique

Pour observer ces effets, l'équipe a utilisé Techniques de microscopie électronique avancées et enregistrements en direct pendant la métamorphose de la mouche. « Nous avons vu qu'il existe une série de projections cellulaires qui stabilisent la forme arrondie de l'halterio en contrecarrant les forces qui le déformeraient autrement », explique le couple pasteur. Et le chercheur ajoute: «Lorsque nous éliminons cette structure de soutien dans Modèles mutantsl'organe perd sa géométrie fonctionnelle. «

L'utilisation de Les modèles mutants et l'analyse de la matrice extracellulaire ont été essentiels pour démêler ce mécanismequi combine la dégradation du collagène, l'adhésion cellulaire et les tendeurs internes qui renforcent la structure de l'intérieur.

Les résultats de ce travail Ils vont au-delà du cas particulier de la mouche des fruitspuisqu'ils fournissent des idées générales sur la façon dont les organes acquièrent leur forme chez les animaux, une question fondamentale en biologie du développement. De plus, ils peuvent inspirer de nouvelles façons de résoudre des problèmes tels que l'ingénierie tissulaire ou la conception de structures biomimétiques.

Le eStudio a été réalisé en collaboration avec des scientifiques Yuzhao Song et Tianhui Sun, de l'Université de Tsinghua (Chine); chercheurs Paloma Martín et Ernesto Sánchez Herrero, du Severo Ochoa Molecular Biology Center (CBMSO, CSIC-UAM); et Jorge Fernández Herrero, de l'Université d'Alicante.

En plus, a eu le financement du ministère des Sciences, de l'innovation et des universitésLe programme pour les centres d'excellence Severo Ochoa de l'Institut des neurosciences (CSIC-RUMH), la Ramón Areces Foundation et la Fondation nationale de la science de la Chine. Ecotics.com