Guinguette Marais Poitevin

VI Faire le sphincter pylorique

Les études du développement du sphincter pylorique se sont largement concentrées sur des modèles murins et aviaires. L’estomac de la souris présente la morphologie typique de l’intestin antérieur des mammifères dans lequel le corpus contenant les cellules pariétales est antérieur à un antre sécrétant du mucus. Chez le poussin, en revanche, le proventricule est la région glandulaire antérieure. Un gésier musculaire fonctionnellement unique forme l’estomac postérieur, mais il exprime bon nombre des mêmes marqueurs génétiques que l’antre des mammifères.82-84 La région pylorique du poussin possède un épithélium unique, qui diffère de celui du gésier environnant ou de l’intestin. Cependant, chez la souris, il n’y a pas de différence morphologique notable dans l’épithélium qui sépare l’antre du pylore. Malgré ces variations évidentes dans la morphologie du tube digestif, le réseau génétique du développement du pylore et de l’estomac distal semble être bien conservé entre les deux espèces.82

L’un des premiers marqueurs du territoire pylorique est Nkx2-5. L’expression de ce gène homéobox est observée pour la première fois dans les condensations bilatérales de la plaque mésodermique splanchnique à E9,5.21 Dès E10,5, l’expression de Nkx2-5 délimite clairement un anneau de mésoderme juste distal de l’estomac, à l’emplacement du futur pylore. L’expression de Nkx2-5 à cette jonction entre l’intestin et l’estomac est observée chez les oiseaux, les souris, les grenouilles adultes et les têtards (malgré le fait que les têtards ont un estomac mal délimité et pas de sphincter pylorique).82 Bien que le domaine de coloration de Nkx2-5 soit légèrement plus large chez les têtards que chez les grenouilles adultes (il s’étend légèrement vers l’avant), le fait que ce marqueur soit exprimé, même en l’absence de sphincter pylorique, suggère que Nkx2-5 peut jouer des rôles de structuration indépendants de son rôle possible dans le développement du sphincter en soi. Comme les embryons de souris Nkx2-5-nulles meurent très tôt de malformations cardiaques,85 l’analyse de sa participation soit à la morphogenèse du sphincter, soit au patterning en général, devra être analysée en utilisant une approche conditionnelle.

Chez le poussin, le domaine d’expression de Nkx2-5 est situé au niveau du pylore et chevauche le domaine des récepteurs Bmp, Bmpr1b et Bmpr1a83. Bmp4, l’un des ligands de ces récepteurs, est exclu du gésier et du pylore, mais exprimé dans le mésoderme intestinal adjacent. L’expression ectopique de Bmp4 ou de ses récepteurs dans le gésier élargit le domaine d’expression de Nkx2-583 tandis que l’expression ectopique de noggin le réduit.83,84 De plus, la surexpression des récepteurs Bmp active Nkx2-5 de manière autonome. L’expression ectopique de Bmp4 modifie également le caractère de l’épithélium du gésier pour qu’il ressemble à celui de la région pylorique.84 Il est intéressant de noter que cela se produit sans modification de l’expression des marqueurs de l’estomac (Sox2 et Barx1), des marqueurs intestinaux (CdxA et Nkx2.3) ou des marqueurs de la région entière (Pdx1). Ainsi, ces premières études ont suggéré que Bmp4 (qui est en aval des signaux Shh provenant de l’endoderme) est directement responsable du modèle d’expression de Nkx2-5 au niveau du pylore et que Nkx2-5 peut à son tour activer des signaux qui parlent en retour à l’épithélium pour déterminer son caractère.

En plus de son activation de Nkx2-5, l’activité de la voie BMP active également l’expression de Sox9 dans le mésenchyme pylorique de manière cellulaire autonome.83,86 Il est intéressant de noter que la surexpression de Nkx2-5 n’affecte pas l’expression de Sox9 (et vice versa), ce qui suggère l’existence de voies indépendantes pour l’activation de chacun de ces facteurs par les BMP.86,87 L’endoderme du gésier de poulet peut être converti en épithélium de type pylorique par misexpression de formes dominantes-négatives de Nkx2-5 (enrepNkx2-5) ou de Sox9 (Sox9DCter), bien que la conversion épithéliale par enrepNkx2-5 de cette manière soit incomplète83,87, ce qui suggère que Nkx2-5 n’est pas suffisant pour spécifier la région pylorique. Il est intéressant de noter que la surexpression de la Gremlin dans le mésoderme du gésier produit un phénotype épithélial similaire à celui de la surexpression de Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5 ou Sox9, ce qui suggère que Nkx2-5 et/ou Sox9 peuvent spécifier l’épithélium pylorique indirectement par la régulation de l’expression de la Gremlin.87 En appui à cette hypothèse, la surexpression de Sox9 ou Sox9DCter dans le mésoderme de l’estomac augmente ou réduit l’expression de la Gremlin, respectivement. Étant donné que Nkx2-5 ne régule pas Sox9 et que la relation de régulation entre Nkx2-5 et Gremlin n’est pas claire, le mécanisme par lequel Nkx2-5 contrôle le phénotype épithélial pylorique reste non résolu.

Une autre molécule connue pour être importante pour le développement du pylore est Barx1, mentionnée ci-dessus comme une protéine à domaine homéobox qui est activée dans le mésenchyme sous les lésions Sox2 positives dans les cellules Cdx2-null. Chez la souris, Barx1 est exprimée dans tout le mésenchyme de l’estomac de l’embryon précoce, mais elle est absente de l’estomac chez le nouveau-né et l’adulte26,33. Chez les animaux néonatals dépourvus de Barx1 (qui doivent être générés sur un fond mixte pour survivre au-delà de E12), l’expression de Cdx2 est étendue vers l’avant, bien qu’une limite d’expression antérieure nette de Cdx2 soit encore observée.26Pdx1 est également étendu, de sorte que sa limite antérieure bute contre le pré-estomac squameux, comme si le corpus était absent ou tronqué. Le sphincter pylorique est entièrement absent chez les animaux Barx1 null, et comme discuté ci-dessus, on a émis l’hypothèse que cela est dû à une augmentation de la signalisation Wnt dans l’estomac suite à l’induction des inhibiteurs de Wnt Sfrp1 et Sfrp2.33

Barx1 est également nécessaire pour la morphogenèse de la rate, mais dans ce cas, son rôle n’implique pas l’antagonisme de la signalisation Wnt26. Au contraire, la perte de Barx1 réduit l’expression de Wt1 dans la rate. Wt1 est exprimé dans le mésothélium et le mésenchyme de la rate et sa perte, comme la perte de Barx1, entraîne une rate plus petite qui n’est pas bien séparée du pancréas. Cependant, contrairement à la situation des souris Bapx1-null décrite ci-dessus, cette association continue avec le pancréas chez les animaux Barx1-null n’entraîne pas de croissances métaplasiques dans le pancréas26. Comme ces lésions métaplasiques peuvent être produites dans des associations de type sauvage de la rate et du pancréas in vitro, il semble peu probable qu’elles reposent sur un aspect unique du phénotype Bapx1-nul et plus vraisemblablement que les animaux Barx1-nul manquent de certains signaux permettant le développement de telles structures.

Comme Barx1 et Nkx2-5, Bapx1 (Nkx2-3) est un acteur critique de la morphogenèse splénique et pylorique. Bapx1 est activé un peu plus tard que Barx1 et Nkx2-5 et chez le poussin, il est d’abord observé dans le mésoderme latéral gauche, puis dans le gésier présumé où il se concentre progressivement à proximité du pylore.88 Chez les embryons de poussins, l’expression ectopique de Bapx1 inhibe l’expression de Bmp4 et Wnt5a dans le proventricule et convertit l’épithélium et le mésenchyme du proventricule en une morphologie semblable à celle du gésier.88 Il est donc postulé que Bapx1 dans le gésier agit pour supprimer Bmp4 et Wnt5a dans cette région et en effet, l’expression d’une forme de Bapx1 qui est liée au répresseur engrailed entraîne une activation ectopique de Bmp4 et Wnt5a dans le gésier. Une conversion partielle du proventricule en gésier est également observée lorsqu’une forme dominante-négative de Nkx2-5 est exprimée dans le proventricule, mais l’expression de Bmp4 et Wnt5a n’est pas modifiée dans ce cas83. De plus, Bapx1 ectopique n’affecte pas l’expression de Nkx2-5, Barx1 ou Pdx1, ce qui suggère qu’il n’est pas en amont de ces facteurs88.

Chez la souris, Bapx1 est exprimé dans l’antre à E10,5, avec une frontière antérieure nette à la jonction entre l’antre et le corpus ; plus tard, son expression s’étend à la majeure partie de l’estomac, bien que l’expression soit à un niveau faible. La perturbation ciblée de Bapx1 entraîne la perte de la constriction pylorique (malformation du sphincter pylorique) et le raccourcissement de l’antre27, mais ne perturbe pas l’expression de Nkx2-5. Verzi et ses collègues ont étudié des souris doublement nulles pour Bapx1 et Barx1 et ont constaté que le phénotype ressemble à celui de l’animal nul pour Barx1 ; la portion du corpus est plus tronquée chez les animaux nuls pour Barx1 que chez les animaux nuls pour Bapx1. De plus, alors que l’expression de Barx1 n’était pas perturbée (ou peut-être augmentée) chez les souris Bapx1-/-, l’expression de Bapx1 était fortement réduite chez les animaux Barx1 null, établissant que Barx1 est épistatique à Bapx1 dans l’antre en développement.27

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