Fractone

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Représentation d'une Fractone en microscopie électronique à transmission, avec sa structure fractale caractéristique

En biologie, les fractones sont des structures faites principalement de laminine et d'héparane sulfate protéoglycanes (HSPG), découvertes pour la première fois dans la niche à cellules souches de la zone subventriculaire du ventricule latéral (SVZa) d'un cerveau de modèle murin[1],[2]. De récentes études suggèrent leur implication dans la neurogenèse adulte, la gliogenèse et l'angiogenèse[3].

Récemment, les Fractones ont été démontrées comme structurellement altérées dans des modèles murins d'autisme[4],[5] , représentés par des changements importants dans la taille, la forme, la quantité et la composition des héparane sulfate. De plus, des structures de la matrice extracellulaire, similaires aux fractones, ont été démontrées dans des plaques bêta-amyloïde, marqueur effectif de la maladie d'Alzheimer, dans le cerveau de patients atteints de neurodégénerescence.

De manière succincte, ces structures impliquées dans les niches à cellules souches, souvent connectées à celles-ci, jouent un rôle potentiellement vital dans la régulation des facteurs de croissance et de leur (in-)activité, à la fois dans la physiologie et la maladie, en régulant la prolifération, la différenciation et la migration des cellules de l'organisme.

Les Fractones sont aussi impliquées dans la corticalisation durant l'embryogenèse[3], ainsi que dans le cancer et les maladies neurodégénératives.

## Historique

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Les fractones ont été découvertes pour la première fois en 2002, dans la niche à cellules souches de la zone subventriculaire du ventricule latéral (SVZa) d'un cerveau de souris, par le Dr Frederic Mercier[1],[2]. Le terme de Fractone est un dérivé de fractal, un phénomène naturel dépeint par Benoît Mandelbrot en 1975 et exprimant une structure similaire à toute échelle. Originellement découvertes dans les zones neurogéniques du cerveau, les Fractones ont récemment été caractérisées dans de nombreux organismes, tels que les plantae, fungi, animaux invertébrés et vertébrés.

Alors que la découverte des Fractones marquaient un tournant dans l'étude du cerveau et des neurosciences, ainsi que la compréhension des niches à cellules souches dans le cerveau de mammifères, d'autres projets ont vu le jour sur différents organes, et les Fractones sont en réalité impliquées dans la physiologie mais aussi de nombreuses pathologies. On peut notamment citer leur forte réduction dans le phénomène de l'autisme[4],[5], mais aussi leur surreprésentation dans l'inflammation, le cancer et d'autres pathologies.

## Propriétés

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Les Fractones sont des structures composées de protéoglycanes, principalement la Laminine et les Héparane Sulfate Protéoglycanes (HSPG). Les différents modèles de sulfatation et de longueur de chaîne chez les Héparane sulfate sont responsables de multiples voies physiologiques, notamment dans les liaisons de facteurs de croissance, dans l'embryogenèse, le cancer et les maladies neurodégénératives.

La partie Héparane Sulfate des fractones est responsable de la liaison des facteurs de croissance, de leur rétention et de leur relargage dans la matrice extracellulaire. De plus, les fractones sont toujours reliées aux cellules par des prolongements cytoplasmiques, se connectant ainsi à pas moins d'une vingtaine de cellules par fractone, qui agit en tant que tour de contrôle de ces cellules liées[2].

## Physiologie

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Les Fractones sont des structures de la matrice extracellulaire découvertes dans la zone neurogénique du cerveau. Elles sont principalement composées de Laminine et d'Héparane sulfate. Ces protéoglycanes vont fixer les facteurs de croissance dans la matrice extracellulaire pour réguler la prolifération, la différenciation et la migration des cellules souches associées, phénomène déjà démontré dans la zone neurogénique du cerveau. Le rôle principale de ces structures, liées à une vingtaine de cellules différentes, est d'agir en tant que contrôleur pour la prolifération, la différenciation et la migration des cellules[2].

## Développement Embryonnaire

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Les Fractones ont été caractérisées dans le développement d'embryons de souris sous la forme de points de laminine et/ou HSPG. Elles adoptent différentes formes et compositions à chaque étape de l'embryogenèse, du stade 2-cellules jusqu'au post-natal. De récentes études ont confirmé que les fractones jouaient un rôle-clé dans la mise en place de la corticalisation et l'établissement de la zone subventriculaire, agissant par ailleurs en tant que régulateur de la corticogenèse.

## Cancer

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De récents travaux suggèrent l'implication de Fractones omniprésents dans le cancer. Les Fractones sont perçues comme étant des pré- ou post-membranes basales[6]. L'analyse de biomarqueurs des Fractones dans des patients atteints de glioblastome, carcinome de l'estomac et de l'intestin, ainsi que de tumeurs du foie, du pancréas, du poumon et de l'ovaire, ont révélé de nombreuses Fractones, au lieu de membranes basales généralement absentes. Ceci indique des changements du microenvironnement tumoral qui pourraient relier les cellules tumorales et promouvoir leur prolifération caractéristique.

## Maladies Neurodégénératives

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Les Fractones pourraient avoir été dépeintes dans la maladie d'Alzheimer, par leur représentation classique de points de laminine et/ou HSPG. Des plaques bêta-amyloïde associées à des points de laminine[7] et d'Héparane sulfate ont été observés dans plusieurs sources, sans avoir encore été associées aux Fractones.

## Notes

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La Society for Fractones est une association association loi 1901 de chercheurs travaillant sur les structures de la matrice extracellulaire appelées Fractones, ainsi que leur rôle dans le développement, la physiologie et la maladie.

## Références

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1. ↑ a et b Frederic Mercier, John T. Kitasako et Glenn I. Hatton, « Anatomy of the brain neurogenic zones revisited: fractones and the fibroblast/macrophage network », The Journal of Comparative Neurology, vol. 451, no 2, 16 septembre 2002, p. 170–188 (ISSN 0021-9967, PMID 12209835, DOI 10.1002/cne.10342, S2CID 19919800)
2. ↑ a b c et d Frederic Mercier, « Fractones: extracellular matrix niche controlling stem cell fate and growth factor activity in the brain in health and disease », Cell and Molecular Life Sciences, vol. 73, no 24, 2016, p. 4661–4674 (DOI 10.1007/s00018-016-2314-y)
3. ↑ a et b Monique Chyba, Frederic Mercier, John Rader, Vanessa Douet et Eri Arikawa- Hirasawa, « Dynamic Mathematical modeling of Cell-Fractone interactions », Journal of Math for Industry, vol. 3, 2010, p. 79-88
4. ↑ a et b Frederic Mercier, Youngsu Cho-Kwon et Rich Kodama, « Meningeal/vascular alterations and loss of extracellular matrix in the neurogenic zone of adult BTBR T+ tf/J mice, animal model for autism », Neuroscience Letter, vol. 498, no 3, 2011, p. 173-8 (DOI 10.1016/j.neulet.2011.05.014)
5. ↑ a et b Frederic Mercier, Youngsu Cho Kwon et Vanessa Douet, « Hippocampus/amygdala alterations, loss of heparan sulfates, fractones and ventricle wall reduction in adult BTBR T+ tf/J mice, animal model for autism », Neuroscience Letter, vol. 506, no 2, 2012, p. 208-13 (DOI 10.1016/j.neulet.2011.11.007)
6. ↑ (en) Yuya Sato, Daiji Kiyozumi, Sugiko Futaki, Itsuko Nakano, Chisei Shimono, Naoko Kaneko, Masahito Ikawa, Masaru Okabe, Kazunobu Sawamoto et Kiyotoshi Sekiguchi, « Ventricular–subventricular zone fractones are speckled basement membranes that function as a neural stem cell niche », Molecular Biology of the Cell, vol. 30, no 1, 2019, p. 56–68 (ISSN 1059-1524, PMID 30379609, PMCID PMC6337917, DOI 10.1091/mbc.E18-05-0286, lire en ligne)
7. ↑ Edouard Palu et Päivi Liesi, « Differential Distribution of Laminins in Alzheimer Disease and Normal Human Brain Tissue », Journal of Neuroscience Research, vol. 69, 2002, p. 243-256 (DOI 10.1002/jnr.10292)

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*[etc.]: et cetera
*[vol.]: volume
*[no]: numéro
*[p.]: pages
*[(en)]: Langue : anglais