DDX24 orchestre spatio-temporellement les signaux VEGF et Wnt lors de l'angiogenèse développementale

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angiogenèse cellules endothéliales transcriptomique spatiale VEGF DDX24

Contexte de la recherche

Le développement du système vasculaire est un processus finement régulé, impliquant deux étapes clés : la vasculogenèse et l’angiogenèse. Bien que les voies de signalisation VEGF (facteur de croissance endothélial vasculaire) et Wnt aient été identifiées comme régulant respectivement le développement vasculaire périphérique et celui du système nerveux central (SNC), les mécanismes spatiotemporels coordonnant ces voies restent mal compris. Des études antérieures ont montré que la perte de fonction de DDX24, un membre de la famille des hélicases à ARN DEAD-box, entraîne des malformations vasculaires multi-organes (syndrome MOVLD), mais les mécanismes moléculaires sous-jacents demeuraient inexplorés. Cette étude vise à élucider comment DDX24 orchestre spécifiquement le développement vasculaire cérébral et troncal via une régulation différentielle des voies VEGF et Wnt.

Source de l’article

Ces travaux ont été réalisés par une équipe collaborative dirigée par Fangbin Chen et Zhaohua Deng, affiliés au Fifth Affiliated Hospital de l’Université Sun Yat-sen, à l’Université de Wuhan, à l’Université d’Agriculture de Huazhong et à l’Université de Macao. L’étude a été publiée le 8 mai 2025 dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), sous le titre DDX24 spatiotemporally orchestrates VEGF and Wnt signaling during developmental angiogenesis.

Méthodologie et découvertes

1. Profil d’expression de DDX24

Conception expérimentale :
- Analyse des données de transcriptomique spatiale (Stereo-seq) d’embryons de poisson-zèbre pour caractériser l’expression dynamique de DDX24 entre 3,3 et 60 hpf (heures post-fécondation)
- Validation par hybridation in situ sur embryons entiers (WISH) et hybridation fluorescente
- Tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) des cellules endothéliales (CE) pour quantification par qRT-PCR

Principales découvertes :
- DDX24 est exprimé largement dans les embryons précoces, avec un enrichissement dans les vaisseaux du tronc à 24 hpf, puis une localisation cérébrale après 36 hpf (Fig. 1g-i)
- La colocalisation fluorescente confirme la co-expression de DDX24 avec le marqueur vasculaire fli1a dans les vaisseaux intersegmentaires (ISV) et l’artère centrale cérébrale (CTA) (Fig. 1l-m)
- L’analyse spécifique des CE révèle une expression de DDX24 3,2 fois plus élevée dans les cellules GFP+ (p < 0,001)

2. Phénotypes liés à la perte de DDX24

Modèles utilisés :
- Knockdown par morpholinos (MO) et édition génique CRISPR/Cas9 (délétion de 16 pb)
- Imagerie in vivo sur la lignée transgénique tg(fli1a:egfp)

Résultats phénotypiques :
- Vaisseaux du tronc : La perte de DDX24 induit une branche ectopique des ISV (82,6 % des mutants à 54 hpf vs 0 % chez les témoins) (Fig. 2b-c)
- Vaisseaux cérébraux : Retard de germination des CTA (réduction de 54,3 % à 3 dpf) (Fig. 2h-i)
- L’imagerie en temps réel montre une augmentation de 2,1 fois des filopodes des cellules apicales des ISV mutants, mais une réduction de 67 % pour les CTA (Fig. 2e-m)

3. Mécanismes autonomes et non autonomes

Approches expérimentales :
- Transplantation de cellules donneuses traitées par MO dans des embryons hôtes sauvages
- Tests fonctionnels sur cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVEC) et microvasculaires cérébrales humaines (HCMEC)

Preuves mécanistiques :
- Les CE déficientes en DDX24 transplantées dans un contexte sauvage maintiennent une hyperbranche des ISV (p < 0,0001), confirmant un effet autonome (Fig. 3b-c)
- La transplantation inverse (CE sauvages dans mutants) reproduit les anomalies, suggérant une régulation non autonome (Fig. 3d)
- In vitro : Le knockdown de DDX24 augmente la migration des HUVEC de 1,8 fois, mais réduit de 62 % la formation de tubes par les HCMEC (Fig. 3e-j)

4. Mécanismes moléculaires

Analyses multi-omiques :
- RNA-seq : surexpression des gènes de la voie VEGF (ex. KDR/VEGFR2) dans les HUVEC, et sous-expression des gènes Wnt dans les HCMEC (Fig. 4a-b)
- RIP-qPCR : DDX24 se lie directement à trois sites conservés de l’ARNm KDR (Fig. 4h-i)
- Gène rapporteur : L’absence de DDX24 réduit de 71 % l’activité TOPFlash dans les HCMEC (Fig. 4l)

Voies clés :
- Tronc : DDX24 dégrade l’ARNm KDR, inhibant l’expression de VEGFR2 (augmentation de 2,3 fois des protéines) (Fig. 4c)
- Cerveau : DDX24 active la signalisation Wnt7a/b via le complexe GPR124/RECK (sauvetage à 83 % des CTA) (Fig. 4o)

5. Réseaux transcriptomiques spatiaux

Innovation technique :
- Résolution spatiale de 15×15 DNB (nanobilles d’ADN) via Stereo-seq
- Définition d’“unités microenvironnementales” (8 spots adjacents) pour les CE

Interactions cellulaires :
- Les CE du tronc communiquent avec les myocytes via les paires ligand-récepteur Shh-Agrn (Fig. 5i)
- Les CE cérébrales interagissent avec les précurseurs neuraux via l’axe Rgma-Nfkbia, régulant Wnt (Fig. 5k-l)
- L’analyse spatiotemporelle révèle une activation persistante de VEGF dans les CE du tronc à 24 hpf, et une inhibition spécifique de Wnt dans les CE cérébrales à 60 hpf (Fig. 5f)

6. Validation thérapeutique

Interventions chronologiques :
- L’inhibiteur de VEGFR Regorafenib (50 nM, 20-48 hpf) supprime complètement les branches ectopiques des ISV (Fig. 6a-b)
- L’activateur de Wnt CHIR-99021 (5-72 hpf) restaure le nombre de CTA aux niveaux sauvages (p < 0,001) (Fig. 6d-f)
- Découverte clé : Seule la séquence “inhibition VEGF puis activation Wnt” corrige simultanément les deux phénotypes (Fig. 6j-m)

Valeur et points forts

Impact scientifique

  1. Innovation mécanistique : Première démonstration qu’une hélicase à ARN régule la spécificité spatiotemporelle vasculaire via la stabilité des ARNm
  2. Avancée technologique : Intégration de CRISPR, transcriptomique spatiale et imagerie in vivo pour un paradigme multidimensionnel
  3. Contribution théorique : Proposition d’un modèle “dialogue CE-microenvironnement” pour l’angiogenèse organospécifique (Fig. S14)

Perspectives appliquées

  • Translation clinique : Stratégie chronothérapeutique pour le syndrome MOVLD (brevet CNP0005537)
  • Transfert technologique : La méthode d’analyse spatiale 15×15 DNB est applicable à d’autres études en biologie du développement

Originalités

  • Précision spatiotemporelle : Premier réseau dynamique de régulation vasculaire à résolution unicellulaire
  • Validation trans-espèces : Concordance entre modèle zèbre et cellules humaines primaires
  • Médecine translationnelle : La chrono-intervention pharmacologique guide directement la pratique clinique

Informations complémentaires

Les données brutes sont disponibles sur NCBI GEO (GSE185261) et CNGBdb (CNP0005537). L’étude a été financée par la National Natural Science Foundation of China (82322008) et le National Key R&D Program (2024YFA0919700).