Le rôle du gène de la polarité apico-basale SCRIBBLE1 dans les anomalies de tube neural

Abstract

Scribble (Scrib) est un régulateur clé de la polarité apicobasale (A-B) des cellules épithéliales dans la Drosophile. Chez les mammifères, son homologue Scrib1 a été aussi impliqué dans la polarité A-B et a été étudié dans le cancer comme un suppresseur de tumeurs. Cependant, Scrib1 a été également impliqué dans une autre forme de polarité appelée la polarité planaire cellulaire (PCP) où les cellules épithéliales sont polarisées sur le plan de l’épithélium. Ce processus implique une voie de signalisation appelée la voie non canonique Wnt / Frizzled (Wnt / Fz) ou la voie de la polarité cellulaire planaire (PCP) qui est responsable de la polarité des tissus et qui active le processus d'extension convergente (EC) pendant la gastrulation et la formation du tube neural chez les vertébrés. Dans les souris modèles, les mutations dans Scrib1 provoquent une forme sévère des anomalies du tube neural (ATN) suite à un défaut dans la signalisation de la voie PCP. Dans cette étude, nous avons analysé le rôle de Scrib1 dans la pathogenèse des ATN dans les souris mutantes Circletail (Crc), dans les lignées cellulaires et dans une cohorte des ATN humaines. Bien qu'il n'y ait pas de défauts évidents dans la polarité A-B dans les cellules neuroépithéliales Scrib1Crc/Crc, nous avons identifié une localisation anormale de la protéine apicale Par-3 et de la protéine Vangl2 de la voie PCP. Ces résultats étaient concordants avec ceux obtenus suite à une suppression partielle de Scrib1 dans les cellules MDCK II. Par-3 a été en mesure de sauver le défaut de localisation de Vangl1 (paralogue de Vangl2) causé par la suppression partielle de Scrib1 suggérant que Scrib1 exerce son effet sur la localisation Vangl1 indirectement via Par-3. Cette conclusion est soutenue par nos résultats d'un enrichissement apical de Vangl1 suite à une suppression partielle de Par-3. L’analyse de re-séquençage de SCRIB1 chez 473 patients atteints d’ATN a mené à l'identification de 5 mutations hétérozygotes faux sens et rares et qui sont prédites pathogéniques. Deux de ces mutations, p.Gly263Ser et p.Gln808His, et 2 mutations qui causent les ATN chez les souris, p.Ile285Lys et p.Glu814Gly, ont affecté la localisation de Scrib1 sur la membrane et son rôle comme un modulateur de la localisation de Par-3 et Vangl1. Notre étude démontre un rôle important de Scrib1 dans la pathogenèse des ATN à travers son effet comme un médiateur de la localisation de Par-3 et Vangl 1/2 et qui est probablement indépendante de la polarité A-B.

Scribble (Scrib) is a key regulator of apicobasal polarity (ABP) of epithelial cells, presynaptic architecture, and short-term synaptic plasticity in Drosophila. In mammals, its homolog Scrib1 has been implicated in AB polarity and has long been studied as a tumor suppressor gene. However, Scrib1 was also implicated in another form of polarity called planar cell polarity (PCP) where epithelial cells become polarized along the plane of the epithelium. In vertebrates, PCP, also called the non-canonical Frizzled/Dishevelled (Fz/Dvl) pathway, mediates a morphogenetic process called convergent extension (CE) during gastrulation and neural tube formation. In mouse models, mutations in Scrib1 cause a severe form of neural tube defects (NTDs) as a result of a defective planar cell polarity (PCP) signaling. In this study, we dissected the role of Scrib1 in the pathogenesis of NTDs in its mouse mutant Circletail (Crc), in cell lines and in a human NTD cohort. While there were no obvious defects in ABP in the Scrib1Crc/Crc neuroepihelial cells, we identified an abnormal localization of the apical protein Par-3 and of the PCP protein Vangl2. These results were concordant with those obtained following a partial knockdown of Scrib1 in MDCK II cells. Par-3 was able to rescue the localization defect of Vangl1 (paralog of Vangl2) caused by partial knockdown of Scrib1 suggesting that Scrib1 exerts its effect on Vangl1 localization indirectly through Par-3. This conclusion is supported by our findings of an apical enrichment of Vangl1 following a partial knockdown of Par-3. Re-sequencing analysis of SCRIB1 in 473 NTD patients led to the identification of 5 rare heterozygous missense mutations that were predicted to be pathogenic. Two of these mutations, p.Gly263Ser and p.Gln808His, and 2 mouse NTD mutations, p.Ile285Lys and p.Glu814Gly, affected Scrib1 membrane localization and its modulating role of Par-3 and Vangl1 localization. Our study demonstrates an important role of Scrib1 in the pathogenesis of NTDs through its mediating effect of Par-3 and Vangl1/2 localization and most likely independently of ABP.