Section 22 Biologie cellulaire, développement, évolution-développement, reproduction

I. Biologie cellulaire

A. Prolifération, croissance cellulaire, mort

La prolifération, la division et la mort cellulaire sont des aspects essentiels communs des cycles de vie de tous les organismes. Comprendre les lois générales qui sous-tendent et gouvernent ces processus ainsi que les propriétés spécifiques à chaque organisme sont des défis majeurs en biologie cellulaire. Comment la molécule d'ADN, pilier fondateur du vivant, se duplique-t-elle ? Comment ces molécules répliquées sont-elles réparties de manière égale entre les cellules filles ? Comment les organites se multiplient-ils et se scindent-ils lors de la division cellulaire ? Comment tous ces événements sont-ils orchestrés et coordonnés au sein d'un tissu afin de lui conférer forme et fonction ? Bien que d'immenses découvertes aient été faites ces dernières années sur les mécanismes qui contrôlent la croissance cellulaire et tissulaire (rôle des complexes CDK-Cyclines, contrôle de la cohésion entre les chromosomes dupliqués...), il reste encore énormément de boîtes noires concernant la coordination précise des événements aboutissant au développement et à l'homéostasie des organes et organismes. De plus, de nombreuses maladies humaines sont liées à des défauts de croissance cellulaire, comme par exemple le cancer, certaines maladies neuro-dégénératives ainsi que la stérilité.

Acquis et orientations actuelles :

Historiquement la France a joué un rôle très important sur la scène internationale concernant l'identification des mécanismes fondamentaux assurant la division cellulaire (mécanismes de base du cycle cellulaire), en particulier dans les années 1990. Depuis, ces chercheurs ont formé de nouvelles générations de scientifiques, à qui l'on doit notamment de nouvelles découvertes sur les mécanismes régulant les points de contrôle qui assurent le bon enchaînement des différentes étapes du cycle. Ces chercheurs ont également fait évoluer le domaine. On peut constater en effet un glissement de cette discipline depuis l'identification précise de tous les acteurs contrôlant le cycle par des approches plutôt biochimiques à une compréhension plus intégrée, in vivo à l'échelle des organismes, comme par exemple le nématode, la drosophile ou la souris. Par ailleurs, très récemment les scientifiques français ont ouvert des voies nouvelles par des approches interdisciplinaires mêlant biologie et physique. Enfin paradoxalement l'utilisation de systèmes simplifiés mais très contrôlés (micropatterns, microfluidiques.) a aussi permis de comprendre les propriétés intrinsèques de certains éléments essentiels à la division cellulaire, comme les éléments du cytosquelette.

La mort cellulaire façonne les organes et les tissus. C'est là aussi un domaine de recherche très actif en France avec notamment des équipes qui s'intéressent au rôle de la mort cellulaire dans le développement.

Les enjeux et émergences du domaine :

On constate une réduction de la communauté scientifique française travaillant directement sur le cycle cellulaire, mais cette tendance ne semble pas spécifique à la France. Des raisons assez simples peuvent expliquer ce constat : le coût, la durée ainsi que la difficulté d'identifier précisément les mécanismes mis en jeu à l'échelle de l'organisme sont défavorables à l'étude de ces phénomènes. L'un des enjeux actuels majeur est pourtant l'utilisation d'organismes modèles afin d'avoir des approches intégrées des phénomènes de prolifération, de croissance et de mort cellulaire, car ils sont bien plus aptes à représenter les maladies humaines que les systèmes de culture de cellules in vitro. La recherche sur ces modèles devrait donc être renforcée.

Les objectifs majeurs actuels de la discipline sont :

comprendre et comparer les mécanismes de base régulant les transitions du cycle cellulaire in vivo et dans différents organismes, à des stades de développement différents et dans l'homéostasie des organes chez l'adulte. À plus long terme, il sera aussi important d'étudier comment les facteurs environnementaux modifient ces équilibres et peuvent conduire à certaines pathologies ;comprendre les voies conduisant à la mort cellulaire. La voie apoptotique est la plus étudiée, mais d'autres comme la nécrose, l'autophagie et la pyroptose ont récemment attiré l'attention dans des contextes de développement et pathogéniques ;d'un point de vue de la recherche translationnelle, peu de groupes semblent diriger leur recherche fondamentale sur ces aspects plus cliniques. Un effort pourrait être fait pour identifier et commercialiser des marqueurs de diagnostic, en partenariat industriel. Les collaborations entre recherche académique et médicale doivent certainement évoluer dans ce sens. L'utilisation d'échantillons humains, comme des fibroblastes, des biopsies, des cellules souches hématopoïétiques de patients, contribuent grandement à la compréhension des mécanismes de biologie cellulaire à la base de certaines maladies.

 

B. Trafic

Le trafic cellulaire se trouve à la base de mécanismes moléculaires et biologiques fondamentaux et complexes, tels que la sécrétion hormonale, la neurotransmission, la communication entre composants biologiques d'échelles différentes (cellules et organes), la différenciation cellulaire, le changement d'expression de constituants à la surface de cellules, ou l'immunité. Ce phénomène assure également la distribution correcte des acteurs protidiques et lipidiques dans les différents compartiments cellulaires et l'entrée régulée dans la cellule de composants nécessaires à sa survie comme certains lipides ou le fer. Par ailleurs, le trafic est également à la base de l'entrée de virus ou de particules, pathologiques, ou à visée thérapeutique. L'importance de ce champ a été soulignée par l'attribution très récente du Prix Nobel de Médecine en 2013 à la découverte des mécanismes du trafic intracellulaire ainsi que par son attribution en 1999 à la découverte de la première étape du trafic intracellulaire, l'entrée dans le réticulum endoplasmique.

Acquis et orientations actuelles :

Les travaux du siècle passé ont essentiellement permis de comprendre la cartographie cellulaire alors que les techniques plus récentes d'imagerie et de génie génétique peuvent dresser un inventaire systématique des composants protidiques cellulaires et étudier la physiologie même de ces compartiments de manière dynamique. Ceci a conduit à une réinterprétation importante des rôles et du comportement des compartiments, tels la dynamique des mitochondries ou le rôle de gouttelettes lipidiques. Dans la même veine, des travaux récents ont montré des interactions directes entre réticulum endoplasmique et membrane plasmique, deux organites bien éloignés au moins dans la vision classique présentée dans les textes et les livres. Cela suggère que notre compréhension de la physiologie des compartiments (c'est-à-dire de leur fonction organisée et régulée à l'intérieur des cellules et des organes), est encore très loin d'être complète, et que nous connaissons encore marginalement leurs façons d'interagir et comment celles-ci sont codées.

Si les travaux des 40 dernières années ont permis de définir les grands événements du trafic tels que reconnaissance entre acteurs, sélection et distribution de composants, fission et fusion membranaire, les acteurs et mécanismes au niveau moléculaire et supramoléculaire restent souvent peu connus ou compris. À ceci s'ajoutent les difficultés techniques spécifiques de la biologie des membranes. En effet, nous connaissons souvent très bien les événements qui se déroulent dans la phase aqueuse ou au mieux à l'interface des membranes. Cependant, même si nous savons parfaitement qu'au niveau de membranes mêmes, protéines et lipides interagissent, nous ne connaissons pas les lois qui ordonnent ces interactions, sans parler de la complexité et de la dynamique extraordinaire des lipides. Ce dernier point, en conjonction avec les propriétés physicochimiques de domaines protidiques transmembranaires, rend leur étude extrêmement difficile.

En toute évidence, traiter de ces points demande des approches multidisciplinaires entre biologistes cellulaires, physiologistes, biochimistes, physico-chimistes, physiciens spécialisés dans l'optique et informaticiens. En soi, la communauté scientifique française est bien préparée pour traiter ces questions et déduire des règles générales par des approches pluridisciplinaires.

Les enjeux et émergences du domaine :

Ils concernent la compréhension du réseau régulateur qui gouverne la genèse, la dynamique et le turn-over des organites ainsi que leurs interactions, et leur comportement dans différentes situations rencontrées par la cellule, comme les différents stress (oxydatif, thermique, hypoxique, mécanique, etc.). Des travaux français ont, par exemple, permis d'établir des systèmes qui permettent de retracer de manière systématique le trafic de différentes protéines ou de définir le comportement morphologique des organites suite à des stimulations variées des cellules. Clairement, les avancées technologiques, pour partie développées par la recherche française, devraient permettre d'aborder la physiologie des organites d'une manière plus intégrative. Un véritable casse-tête est cependant apporté par nos connaissances physiologiques, qui prédisent que les mécanismes de régulation seront souvent différents selon l'espèce étudiée et des choix méthodologiques clairs s'imposeront donc pour chaque laboratoire.

Un deuxième enjeu majeur est donné par la nécessité de corréler les approches in situ de type moléculaire et supramoléculaire avec les méthodes microscopiques, lors d'événements cellulaires discrets. Pour un grand nombre de phénomènes cruciaux, comme la fusion ou fission membranaire, ou la sélection du cargo (c'est-à-dire de la molécule qui doit être exportée), nous connaissons les acteurs cruciaux impliqués, mais ne comprenons guère leur fonction au niveau moléculaire ou atomique. Ceci est le plus souvent dû à l'absence d'informations structurales « in-situ » lors des événements physiologiques et au caractère multi-domaine/multi-tâche des protéines qui rend l'interprétation des mutations souvent très difficile. Clairement des études simultanées de structure et activité in situ ainsi que l'inactivation de domaines spécifiques limitée à un moment donné, représente un challenge technologique majeur.

Au cours de la dernière décennie le rôle de forces physiques lors des étapes du trafic a clairement été reconnu, mais la possibilité d'étudier celles-ci restait encore limitée et le domaine était donc peu exploré. Un autre obstacle majeur est constitué par la plasticité dynamique extrême du lipidome membranaire qui rend toute étude très complexe. Des avancées techniques sont nécessaires qui permettront enfin de traiter avec succès et de manière significative le jeu entre protéines et lipides, souvent présumé être à la base du trafic.

 

C. Membrane et cytosquelette – biophysique de la cellule

La biologie des membranes et du cytosquelette regroupe des questions portant sur la nature et la compréhension des mécanismes conduisant à l'organisation interne de la cellule. Cette organisation hiérarchisée et plastique à la fois est absolument nécessaire pour que la cellule puisse remplir l'ensemble de ses fonctions, de la division à la migration, de la nutrition à la signalisation.

Les acquis et orientations actuelles :

Les biologistes français du domaine abordent des aspects très fondamentaux de biophysique/biochimie mais aussi d'immunologie, de neurologie, de développement, de reproduction, d'interaction hôte-pathogène etc. Les modèles utilisés sont extrêmement variés, de la levure à la souris en passant par les modèles reconstitués et les plantes. La recherche française sur les cytosquelettes est forte de leaders d'opinions mondialement reconnus, particulièrement dans le domaine de la biochimie et de la dynamique de l'actine. Les thématiques plus membranaires sont également portées par de nombreux laboratoires français faisant autorité par exemple dans le domaine de la régulation de la dynamique membranaire par les petites GTPases. Les investigateurs français du domaine sont particulièrement actifs et reconnus au niveau international comme le démontre l'augmentation constante du nombre d'orateurs et de chairmans français invités au congrès annuel de l'American Society for Cell Biology. Une des orientations fortes de la recherche française dans le domaine se concrétise dans sa capacité à associer les compétences pour étudier les interactions entre membranes et cytosquelette, notamment au niveau biophysique à l'aide de modèles reconstitués in vitro.

Cette approche multidisciplinaire a également permis des avancées significatives dans la connaissance des mécanismes de la dynamique des composants moléculaires du cytosquelette et des structures d'adhérence, notamment dans le contexte de la migration cellulaire. Les évolutions technologiques de ces dernières années permettent d'aborder l'étude du cytosquelette au sein des cellules vivantes et à l'échelle de la dynamique rapide de la molécule unique afin d'élucider les mécanismes moléculaires sous-jacents aux événements cellulaires complexes que sont l'adhérence et la migration. Mais les avancées significatives dans le décryptage de tels mécanismes n'ont été et ne seront possibles que grâce à la mise en œuvre d'études pluridisciplinaires, qui allient notamment les méthodologies « historiques » de nos disciplines, comme la biochimie ou l'imagerie cellulaire, aux principes fondamentaux de la physique appliqués à la cellule vivante, à la chimie, par exemple pour la mise au point de procédés de traçage moléculaire efficaces dans les systèmes vivants, et aux analyses mathématiques, en particulier pour la compilation et l'analyse des images ou la construction des modèles de dynamique cellulaire.

Il est également à noter que, probablement en raison des orientations budgétaires récentes, de nombreux investigateurs identifiés comme s'intéressant à des thématiques membranaires et/ou cytosquelettiques réalisent leur recherche dans un contexte biomédical au travers par exemple de l'étude de la dynamique des membranes et/ou du cytosquelette au cours de l'invasion tumorale.

Les enjeux et émergences du domaine :

Les enjeux du domaine, plus particulièrement en ce qui concerne la recherche française, sont multiples. Les approches systématiques visant à identifier en masse les acteurs et régulateurs de la dynamique des membranes et/ou du cytosquelette dans différents contextes (endocytose, division cellulaire, migration...) ont été nombreuses dans le passé récent mais ont montré leurs limites dans l'étape de validation. Pour intégrer les données du « haut débit », des tournants technologiques majeurs ont été pris et doivent être accentués. L'imagerie par fluorescence a connu une explosion technologique récente qui a permis de briser le mur de la résolution, et l'utilisation de systèmes super-résolutifs (TIRF, SIM, STED, PALM/STORM...), indispensables aux études fines des propriétés des membranes et du cytosquelette, doit se généraliser dans les laboratoires français.

Un autre enjeu d'avenir consiste à rapprocher la recherche sur les membranes et le cytosquelette de systèmes physiologiques. L'utilisation de systèmes artificiels a permis à de nombreux laboratoires de grande qualité de réaliser des percées scientifiques majeures. L'analyse de ces processus sur l'animal entier, plus physiologique, est un tournant déjà pris par certains laboratoires mais constitue pour la majorité sans aucun doute un saut technique difficile. Il semble important de ne pas rater ce train au risque de voir se réduire l'impact de la production française dans le futur.

 

D. Polarité

Le vivant est polarisé par nature, construit à partir de molécules chimiques elles-mêmes polarisées. La polarité du vivant est notable à différentes échelles : polarité de la molécule d'ADN, polarité du cytosquelette, de la cellule, du tissu et enfin de l'organisme, toutes ces échelles s'influençant mutuellement par des effets directs et en retour. Une définition simple de la polarité cellulaire est « l'organisation asymétrique de plusieurs composants cellulaires comme la membrane plasmique, le cytosquelette ou les organites au sein de la cellule ». Cette asymétrie conduit à diverses fonctions spécialisées, telles que le maintien d'une barrière au sein d'un épithélium, la transmission de signaux dans un tissu ou l'apparition de cellules filles différentes de la cellule mère.

Que ce soit au niveau de la cellule ou du tissu, la compréhension de la mise en place de cette asymétrie (comment est perçue, intégrée et transmise la multitude de signaux) pour conduire à un comportement polarisé et coordonné est incontournable non seulement pour la connaissance du fonctionnement normal des cellules et des tissus, mais également pour développer des moyens pour combattre d'éventuels dérèglements pathologiques.

Les acquis et orientations actuelles :

De nombreuses études ont montré qu'un certain nombre de complexes de polarité sont très conservés entre espèces (par exemple, les complexes crumbs, Lgl/Scrib/dlg, aPKC/PAR, ou « core PCP »). Il n'y a cependant pas une seule polarité, mais il existe « des polarités », ce qui sous-entend de nombreux mécanismes, spécifiques du contexte cellulaire dans lequel les protéines interviennent (type cellulaire, espèces, stade de développement). S'il est important de continuer à identifier de nouveaux acteurs de la polarité, il est absolument primordial de déchiffrer ces divers mécanismes et leur spécificité si l'on souhaite comprendre la complexité du vivant et ses dysfonctionnements. Conjointement, il est essentiel de comprendre comment les mécanismes à la base de l'établissement d'une polarité cellulaire ont évolué lors de la divergence des espèces pour définir les modules a minima permettant l'établissement d'une asymétrie cellulaire, et comment ces modules ont pu être amplifiés, complexifiés afin d'organiser l'architecture cellulaire et tissulaire d'organismes variés, adaptés à des modes de vie divergents.

L'étude des composants du cytosquelette et de sa dynamique est un axe de recherche majeur dans le domaine de la polarité. Ainsi, la distribution asymétrique des protéines de polarité conduit souvent à une réorganisation du cytosquelette de la cellule. Cette dynamique contrôlée du cytosquelette a des conséquences majeures et variées pour la cellule comme son identité (division symétrique ou asymétrique), son fonctionnement en liaison avec son architecture au sein du tissu (polarité apico-basale et planaire), sa motilité (migration), ou encore sa croissance (trafic intracellulaire). De plus, il apparaît aussi fondamental d'étudier des systèmes simplifiés permettant de reconstituer in vitro des modules de base dans des conditions particulières contrôlées (micropatterns, microfluidiques...), pour une compréhension fondamentale des éléments à la base de la mise en place de la polarité à différentes échelles. Enfin, l'étude de la polarité cellulaire recoupe des problématiques plus spécifiquement liées à l'orientation et la directionalité de la migration cellulaire individuelle et collective dans des modèles cellulaires in vitro mais également de plus en plus souvent in vivo.

De nombreux types cellulaires (gamètes, cellules du système immunitaire, neurones, épithéliums...) sont fondamentalement dépendants de divers mécanismes de polarité et de leur coordination pour assurer leur fonction. Ainsi, la perturbation des mécanismes de polarité a un impact sur de nombreuses fonctions et de nombreux tissus, étant associée au cancer, à des perturbations du système nerveux (anomalie du tube neural, épilepsie), à la croissance tissulaire (cœur, rein, oreille, système de reproduction...), au maintien des cellules souches, ou à l'établissement de barrières biologiques. Des liens de plus en plus nombreux apparaissent également entre les complexes de polarité et le contrôle de la fonction des cils (primaires ou motiles), dont les défauts de formation induisent des ciliopathies.

Les enjeux et émergences du domaine :

Il est en fait probable que nous sous-estimons largement l'implication et l'importance des complexes et mécanismes de la polarité dans les pathologies, au cours du développement et chez l'adulte. Il faudra développer et soutenir une recherche intégrée et variée sur la polarité, du fondamental au pathologique.

Le développement de nouvelles technologies d'imagerie multi-échelle, si importante dans la recherche sur la polarité, et en particulier la super-résolution, les nanoparticules, l'imagerie vivante rapide, et l'optogénétique ont permis le déblocage de certains verrous technologiques. Leur accessibilité et leur évolution seront une nécessité pour le futur de cette recherche. En même temps, l'accumulation massive de données issues de ces nouvelles techniques nécessite la mise en place de plateformes de gestion et d'analyse d'images, et en particulier de logiciels « customisables », accessibles au plus grand nombre. Dans le domaine de la polarité, comme dans d'autres il est essentiel d'encourager et de développer des collaborations intégrées, permettant de comprendre à la fois les mécanismes fondamentaux du vivant au niveau de la cellule mais également l'impact sur l'organisme/le modèle étudié, pour mieux appréhender les conséquences fonctionnelles d'une perturbation de ces mécanismes.

 

E. Interactions cellulaires et signalisation

Au cours du développement embryonnaire ou de la vie post-embryonnaire et adulte, les cellules, qu'elles soient isolées ou intégrées à un tissu, ont besoin d'interagir avec leur environnement. Ces interactions permettent de contrôler leur comportement, tels que division, croissance, différenciation, migration ou mort programmée, afin de contrôler leur devenir et renouvellement mais aussi, plus globalement, de contrôler la mise en place, l'organisation, la taille et l'homéostasie des tissus. Ces interactions mettent en jeux l'émission et la réception de signaux extérieurs interprétés et intégrés par la cellule via une cascade de modifications physiques et biochimiques. Ces signaux sont d'ordre chimique (molécules sécrétées telles hormones et cytokines, molécules d'adhésion, métabolites, lipides...) ou physique (tension membranaire, pression, lumière...). L'intégration de ces stimuli extérieurs par la cellule implique des voies de signalisation cytoplasmiques et/ou nucléaires aboutissant soit à un changement du cytosquelette (changement de forme et de comportement) soit à une réponse génique via l'activation de facteurs de transcription. Signalisation et réponse cellulaire sont conservées au cours de l'évolution, ce qui permet une étude comparée dans de nombreuses espèces, des métazoaires primitifs à l'homme.

Les acquis et orientations actuelles :

Dans les décennies précédentes les études se sont focalisées sur l'identification (par des approches biochimiques ou génétiques) des composants cellulaires et de leurs fonctions impliqués dans la transmission du signal au sein de la cellule (identification de modules de transduction), les approches actuelles visent à replacer chaque protéine dans un contexte global en identifiant de manière systématique toutes les modifications post-traductionnelles et les partenaires protéiques associés (à travers le développement de méthodes « omique » globales (proteome, interactome...) et d'imagerie multimodale). La possibilité de rendre les protéines d'intérêt fluorescentes a également permis d'identifier systématiquement leur distribution sub-cellulaire (organite ou microdomaine), cellulaire et tissulaire dans l'organisme vivant. Une sophistication supérieure s'est maintenant développée en intégrant à ces études des méthodes optiques résolutives permettant l'analyse des interactions spatio-temporelles de particules uniques participant à ces voies de signalisation. Ces méthodes optiques (telle que le FRET) permettent d'analyser in situ les changements conformationnels intra- et inter-moléculaires présents au sein de complexes multi-protéiques constituant les modules de transduction et les modules transcriptionnels et donnent accès à une étude quantitative de la dynamique moléculaire. L'un des défis dans ce domaine reste de pouvoir séparer quantitativement et qualitativement différentes populations d'une même molécule impliquée dans des fonctions pléïotropes au sein d'une seule cellule. Un autre défi est de comprendre comment les voies de transduction sont orchestrées et interconnectées dans l'environnement dynamique d'organismes vivants.

Les enjeux et émergences :

Physiciens, chimistes et informaticiens devront continuer à jouer un rôle important dans le développement de nouvelles approches particulièrement pour la biologie cellulaire et le développement. Les enjeux (dont certains sont listés ci-dessous) se situent principalement – mais pas uniquement – dans le domaine de l'optique.

On peut considérer de manière schématique que la majeure partie des études de signalisation s'est focalisée de la réception du signal – en passant par sa transmission à l'intérieur de la cellule – jusqu'à son interprétation par un changement du cytosquelette ou d'expression génique. Un large pan encore peu caractérisé concerne le rôle du milieu extra-cellulaire dans les interactions cellulaires, notamment le rôle de la matrice extra-cellulaire dans le transport, la disponibilité et l'activation des signaux extra-cellulaires. De plus, la nature (et les rôles physiologiques respectifs) de différents types de transporteurs (extension membranaire, vésicules, protéines) pour un même signal n'est pas connue. Inhérents à la difficulté de suivre les molécules individuelles à l'extérieur de la cellule (vitesse de diffusion très rapide), les paramètres des trajectoires de ces transporteurs et de leur molécule signal associée restent à caractériser. Le développement d'algorithmes de traçabilité (grâce aux bio-informaticiens de traitement d'images) combiné à une imagerie d'acquisition rapide devra être implanté pour permettre une analyse quantitative des mouvements extracellulaires de ces signaux.

La compréhension de la réception de signaux se révèle également plus complexe avec l'identification de multiples co-récepteurs actifs pour un même ligand. La composition de ces complexes change en fonction du tissu ou de la vie de la cellule. L'apport de la biologie structurale et de la biophysique sera là de première importance pour identifier les interfaces de liaisons ligand/récepteur/co-récepteur et comprendre comment ces complexes sont impliqués dans la modulation de la réponse cellulaire.

Le nombre d'événements moléculaires (activités enzymatiques, associations protéine-protéine, protéine-lipide, protéine-ADN...) qui peuvent être suivis de manière dynamique dans une cellule individuelle est faible, et cet aspect demande un éclairage nouveau. Le développement de « senseurs » ou de détecteurs permettra de mesurer entre autres les états métaboliques et les stress mécaniques de la cellule, ainsi que l'activité, la localisation et les modifications post-traductionelles de protéines dans une cellule vivante. De la même manière, la photo-activation de protéines ou de petites molécules (telles que ions, hormones, lipides) qui permet de contrôler de manière spatio-temporelle leur activité dans l'animal vivant, demande un développement interdisciplinaire avec nos collègues chimistes. Ce domaine est encore balbutiant en France et nécessite des efforts pour renforcer les interfaces locales ou nationales entre chimistes et biologistes cellulaires.

Par ailleurs, de nombreuses plateformes de microscopie optique de pointe se sont développées. L'un des challenges concernant notre communauté reste l'observation dans les cellules vivantes de processus dynamiques à l'échelle nanoscopique. À l'avenir, le couplage des méthodes de microscopie optique et de microscopie électronique (microscopie corrélative) facilitera l'observation de l'environnement sub-cellulaire des molécules visualisées par fluorescence in vivo. Des équipements spécifiques seront nécessaires pour renforcer la capacité et la technicité des infrastructures de microscopie électronique et permettre l'analyse d'échantillons traités après visualisation en microscopie optique. Les passerelles entre plateformes de microscopie électronique et de microscopie optique ne sont pas toujours présentes en France et nécessiteront une attention particulière (renforcement de la communauté des microscopistes électroniques, renforcement d'école et de formation thématique, pérenniser les acteurs, notamment les jeunes post-doctorants de ce domaine).

La dérégulation précoce des voies de signalisation est responsable de nombreux syndromes congénitaux provoquant des défauts de développement. Certaines de ces voies de signalisation sont également impliquées dans l'homéostasie des cellules souches adultes, et leur dérégulation tardive est responsable de nombreuses pathologies (cancers, maladies neurodégénératives etc.). Des avancées reposent aussi sur l'étude de ces voies de signalisation dans des modèles invertébrés (bien développés en France), qui ont permis de plus le développement d'approches translationnelles (identification de peptides à visée antitumorale...). Il apparaît donc important de soutenir l'effort de recherche dans ce domaine aussi bien d'un point de vue fondamental que thérapeutique. Le développement de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques ne pourra s'appuyer que sur des plateformes de criblage de chimiothèques importantes et sur le développement de modélisations in silico.