The importance of model organisms to study cilia and flagella biology
De l’importance des organismes modèles pour l’étude des cils et des flagelles
Résumé
Cilia and flagella are ubiquitous organelles that protrude from the surfaces of many cells, and whose architecture is highly conserved from protists to humans. These complex organelles, composed of over 500 proteins, can be either immotile or motile. They are involved in a myriad of biological processes, including sensing (non-motile cilia) and/or cell motility or movement of extracellular fluids (motile cilia). The ever-expanding list of human diseases linked to defective cilia illustrates the functional importance of cilia and flagella. These ciliopathies are characterised by an impressive diversity of symptoms and an often complex genetic etiology. A precise knowledge of cilia and flagella biology is thus critical to better understand these pathologies. However, multi-ciliated cells are terminally differentiated and difficult to manipulate, and a primary cilium is assembled only when the cell exits from the cell cycle. In this context the use of model organisms, that relies on the high degree of structural but also of molecular conservation of these organelles across evolution, is instrumental to decipher the many facets of cilia and flagella biology. In this review, we highlight the specific strengths of the main model organisms to investigate the molecular composition, mode of assembly, sensing and motility mechanisms and functions of cilia and flagella. Pioneering studies carried out in the green alga Chlamydomonas established the link between cilia and several genetic diseases. Moreover, multicellular organisms such as mouse, zebrafish, Xenopus, C. elegans or Drosophila, and protists like Paramecium, Tetrahymena and Trypanosoma or Leishmania each bring specific advantages to the study of cilium biology. For example, the function of genes involved in primary ciliary dyskinesia (due to defects in ciliary motility) can be efficiently assessed in trypanosomes.
La plupart des cellules de mammifères ont la capacité d’assembler un ou plusieurs cils au cours du cycle cellulaire. Les cils immobiles, dont les cils primaires, participent à de nombreux processus sensoriels, alors que les cils mobiles sont essentiellement impliqués dans le déplacement cellulaire et la mise en mouvement de fluides extracellulaires. La longue liste de maladies dues à des défauts ciliaires met en exergue l’importance fonctionnelle de ces structures. Ces ciliopathies sont caractérisées par une impressionnante diversité de symptômes, et une étiologie génétique souvent complexe. La connaissance précise de la biologie des cils et flagelles s’avère donc essentielle pour la compréhension de ces maladies. Ces organites sont remarquablement conservés au cours de l’évolution eucaryote. Dans cette revue, nous illustrons l’importance de l’utilisation d’organismes modèles appropriés pour l’étude de divers aspects de la biologie des cils et flagelles : composition moléculaire, mode d’assemblage, mais aussi fonctions sensorielles et de motilité. Des études pionnières menées sur l’algue verte Chlamydomonas ont établi le lien entre les cils et certaines maladies génétiques. De plus, des organismes multicellulaires tels la souris, le poisson zèbre, le xénope, le nématode C. elegans ou la drosophile, ainsi que des protistes comme Paramecium, Tetrahymena et Trypanosoma ou Leishmania offrent chacun des atouts spécifiques pour l’étude de la biologie du cil. En particulier, des études fonctionnelles menées chez le trypanosome ont permis de caractériser la fonction de gènes impliqués dans les dyskinésies ciliaires primitives, une ciliopathie due à un défaut de mobilité des cils.
Domaines
Microbiologie et Parasitologie| Origine | Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte |
|---|