Le développement embryonnaire repose sur des réseaux de communication cellulaire complexes. Parmi eux, la voie de signalisation Wnt joue un rôle central dès les toutes premières étapes de la vie. Elle intervient dans la régulation de la prolifération, de la différenciation et de la migration cellulaires, ainsi que dans l'établissement des axes embryonnaires. Mal maîtrisée, cette voie peut conduire à des défauts majeurs de morphogenèse, voire à des pathologies graves.
Qu’est-ce que la signalisation Wnt ?
La voie Wnt (prononcé "wint") est un ensemble de cascades moléculaires activées par une famille de protéines appelées protéines Wnt. Celles-ci agissent comme ligands qui se fixent sur des récepteurs spécifiques à la surface des cellules, principalement les récepteurs Frizzled et LRP5/6.
Il existe plusieurs voies Wnt, mais la plus étudiée est la voie canonique, dite Wnt/β-caténine, car elle implique l’accumulation de β-caténine dans le cytoplasme, puis son transfert dans le noyau où elle active des gènes cibles.
Activation de la voie Wnt/β-caténine
En l’absence de signal Wnt, la β-caténine est dégradée par un complexe formé de GSK3, Axin, APC et CK1. Lorsque Wnt se fixe à ses récepteurs :
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Ce complexe est inactivé,
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La β-caténine s’accumule,
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Elle migre vers le noyau,
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Elle se lie à des facteurs de transcription (de la famille TCF/LEF) pour activer l’expression de gènes développementaux clés.
Rôle de Wnt dans le développement embryonnaire précoce
La voie Wnt est active très tôt après la fécondation. Ses rôles principaux incluent :
1. Établissement de l’axe dorso-ventral
Chez les vertébrés, la signalisation Wnt contribue à la polarité embryonnaire. Dès le stade blastula, Wnt est plus actif sur le côté dorsal de l’embryon, où il induit la formation de la ligne primitive et du centre organisateur (comme le nœud de Hensen chez les oiseaux).
Cette asymétrie permet de distinguer les futures régions dorsales (colonne vertébrale) des régions ventrales (abdomen).
2. Induction du mésoderme et de la gastrulation
Wnt est essentiel à la formation du mésoderme, le feuillet embryonnaire à l’origine des muscles, os, reins, cœur et système circulatoire.
Lors de la gastrulation, Wnt régule :
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La migration cellulaire,
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La convergence et l’extension des tissus,
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L’activation de gènes comme Brachyury (T), indispensable à la formation de la notochorde.
3. Détermination du destin cellulaire
En synergie avec les voies BMP, FGF et Nodal, Wnt influence la spécification cellulaire :
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Haut Wnt : destin postérieur et mésodermique.
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Bas Wnt : destin antérieur et neuroectodermique.
Un gradient de signalisation Wnt le long de l’axe embryonnaire permet de régionaliser les tissus et d’organiser le plan du corps.
Rôle dans la formation du système nerveux
La répression locale de Wnt dans la région antérieure est nécessaire à l’induction du neuroectoderme. Une expression trop élevée de Wnt dans cette zone empêche la formation correcte du cerveau.
En revanche, une activité Wnt plus élevée dans les zones postérieures favorise la formation de la moelle épinière.
Signalisation Wnt non canonique
En plus de la voie β-caténine, Wnt peut activer des voies dites non canoniques, indépendantes de la β-caténine. Celles-ci incluent :
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La voie Wnt/PCP (planar cell polarity) : contrôle la polarité cellulaire dans les plans tissulaires, cruciale pour la fermeture du tube neural.
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La voie Wnt/Ca²⁺ : régule les flux calciques intracellulaires, impliqués dans la migration cellulaire et la morphogenèse.
Ces voies sont fondamentales pour le remodelage tissulaire, la neurulation et le développement des organes.
Perturbations de la signalisation Wnt
Un déséquilibre de la signalisation Wnt pendant les premières étapes du développement peut entraîner :
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Défauts de fermeture du tube neural (comme le spina bifida),
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Malformations cardiaques,
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Troubles de la segmentation,
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Et même des échecs d’implantation de l’embryon.
Plus tard, une dérégulation de la voie Wnt est également impliquée dans certains cancers, en particulier le cancer colorectal, où des mutations du gène APC empêchent la dégradation de la β-caténine.
Conclusion
La signalisation Wnt est une voie de communication cellulaire essentielle au bon déroulement du développement embryonnaire précoce. Elle régule l’établissement des axes, la formation des tissus, et le destin des cellules. Son rôle fondamental dans la gastrulation et l'induction des structures corporelles en fait une cible majeure de la recherche biomédicale, notamment en médecine régénérative et dans la compréhension des malformations congénitales.