En route vers les mécanismes des anomalies de signalisation

Co-dirigée par la professeure Anne Barlier et la chercheuse Heather Etchevers, l’équipe MoPED (Mechanisms of Paracrine and Endocrine Disorders) lie les principes fondamentaux de la biologie du développement, moléculaire et des cellules souches à des approches diagnostiques et thérapeutiques innovantes. Notre mission : résoudre les défis cliniques à l’interface des systèmes nerveux et endocrinien, un domaine connu sous le nom de neuroendocrinologie. En combinant biologie du développement, génétique et ingénieurie de cellules souches, nous visons à traduire nos découvertes en solutions diagnostiques et thérapeutiques innovantes pour les patients.

Le système neuroendocrinien maintient un équilibre vital

Le système neuroendocrinien regroupe des glandes endocrines essentielles dont l'hypophyse qui effectue la régulation centrale de toutes les autres.

Ces cellules partagent des propriétés neuronales et ajustent leur sécrétion hormonale tout au long de la vie pour maintenir l’équilibre des fonctions critiques du corps, ou "homéostasie".

Nos axes de recherche

Tumeurs neuroendocriniennes : un défi thérapeutique

Les TNE (tumeurs neuroendocriniennes) présentent des défis majeurs :

Diversité des localisations et des profils moléculaires
Accessibilité limitée (notamment des tumeurs hypophysaires)
Méconnaissance de leur étiologie et physiopathologie

Notre approche : décrypter les signaux paracrines et endocriniens pour développer des thérapies ciblées.

Découvrir les principes des maladies rares hypophysaires

Située à la base du cerveau, l’hypophyse – dérivée de l’ectoderme embryonnaire – orchestre des fonctions vitales :

✅ Croissance et puberté (via l'hormone de croissance ou GH)
✅ Reproduction et lactation (par les hormones FSH, LH et PRL)
✅ Réponses au stress et changements de métabolisme (par les hormones de stimulation du thyroïde [TH] et des surrénales [ACTH])

Nous investiguons à la fois les déficiences et hypersécrétions d'origine génétique. Les interactions cellulaires entre l’hypophyse et son microenvironment sont très importantes pour assurer le développement normale mais également dans les anomalies hypo/hyper et la tumorigenèse.

Neurocristopathies : à partir de développement dérégulé ou redéployé au mauvais moment

Nombreuses malformations congénitales et tumeurs touchent les dérivés de la crête neurale ("CN", par exemple : naevi mélanocytaires, mélanomes, neuroblastomes, phéochromocytomes). La CN partage avec l'hypophyse une origine ectodermique. Certaines des anomalies des dérivés de la CN ont une origine génétique en mosaïque – mais nous savons que les cellules sans variant génétique de l'ADN participent également à la progression des maladies.

Puisque l'hypophyse est entouré et perfusé par des cellules d'origine CN, nous explorons l’hypothèse que certaines maladies neuroendocriniennes développementales ou prolifératives pourraient être des neurocristopathies indirectes, où des dérèglements de la signalisation paracrine (communications entre cellules voisines) jouent un rôle clé. Ces mécanismes pourraient expliquer la variabilité phénotypique de neurocristopathies comme le naevus géant congénital mélanocytaire ou les néoplasies multiple endocriniennes (NEM1/2), qui sont des sujets d'études actuelles dans l'équipe. D'autres mécanismes paracrines de la mise en place de l'hypophyse au cours du développement pourraient expliquer une partie de la variabilité clinique de certaines hypopituitarismes pourtant ayant des anomalies génétiques identiques.

Thèmes transversaux

Les origines développementales de ce système dispersé constituent un fil conducteur méconnu sous-jacent à de nombreuses pathologies spécifiques. Elles reposent sur des signaux coordonnés échangés entre les trois feuillets embryonnaires. La prolifération et la différenciation en phénotypes neuroendocriniens sécréteurs d’hormones sont finement régulées par le système nerveux central et périphérique, via des hormones, des facteurs de croissance, des cytokines et des signaux émis par les cellules mésenchymateuses.

Des facteurs de transcription,au sein de réseaux de régulation génique, dictent les étapes suivantes. Ils sont particulièrement cruciaux pour l’organe endocrinien maître : l’hypophyse. Tout dysfonctionnement de cette régulation, à n’importe quel stade de la vie (de l’embryogenèse au vieillissement), entraîne des déficits ou hypersecrétions hormonales, responsables de pathologies opposées, comme le nanisme et le gigantisme.

De nombreux syndromes malformatifs partagent des variants pathogènes génétiques retrouvées dans des cancers de l’adulte. Ces variants provoquent une activation permanente d’enzymes normalement actives de manière transitoire, dans certains types cellulaires. Selon le moment où elles surviennent, elles peuvent être létales. L’organisme résultant est une mosaïque de cellules mutées et non mutées. Chez les survivants, elles entraînent une signalisation aberrante des facteurs de croissance, affectant l’identité cellulaire et la croissance tissulaire de manière localisée. Les interactions entre ces cellules au cours du développement peuvent engendrer des maladies cliniquement distinctes mais mécanistiquement liées, et prédisposent à des cancers.

La découverte de ces mécanismes ouvre la voie à des améliorations diagnostiques et à des thérapies transversales applicables à de multiples maladies rares.

Tools

Pour accélérer l’identification des causes génétiques, nous avons développé des analyses génomiques à haut débit, allant des panels de gènes par séquençage haut débit à l’hybridation comparative (CGH) et aux études d’exome complet. Ces stratégies sont appliquées aussi bien aux déficits hypophysaires (réseau international GenHypoPit) qu’aux tumeurs neuroendocrines héréditaires (réseau TENGEN), en collaboration avec le laboratoire de biologie moléculaire GEnOPé de l’AP-HM, dirigé par le Pr Barlier.

Une stratégie expérimentale majeure en cours consiste en la conception et la validation de modèles d’organoïdes humains dérivés de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) différenciées en types cellulaires d’intérêt, tels que les cellules hypophysaires, neuroendocriniennes ou issues de la crête neurale, toutes autrement inaccessibles pour évaluer l'activité des gènes et l'impact des variants identifiés dans des pathologies.

Pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques, nous utilisons sur des échantillons humains (y compris organoïdes) et animaux :

la transcriptomique spatiale et à l'échelle de la cellule unique,
la méthylomique de l’ADN,
le traçage de lignées dans des modèles murins conditionnels
ainsi que la microscopie confocale.

En collaboration avec les laboratoires pharmaceutiques Novartis et Inventiva, nous évaluons de nouveaux composés thérapeutiques potentiels sur des cultures primaires de tumeurs humaines fournies par les services de neurochirurgie et de neuropathologie du réseau hospitalier de l’AP-HM.

Dans cette section

Organoïdes dérivés de cellules souches pour caractériser les effets des variants génétiques

La Dr Thi-Thom Mac, endocrinologue et ancienne doctorante sous la supervision du Dr Teddy Fauquier et des professeurs Frédéric Castinetti et Thierry Brue, a optimisé un modèle 3D important de différenciation dirigée de cellules souches humaines.

Avec des protocoles encore plus optimisés depuis par de nombreuses personnes de l'équipe, nous continuons à perfectionner des organoïdes hypophysaires sécrétant des hormones afin d'étudier les effets des variants de gènes sur la dysfonction hypophysaire et sa prédisposition aux tumeurs.

Néoplasies endocriniennes multiples de type 1

La Dr Pauline Romanet, MCU-PH, a obtenu en 2023 une première financement (ANR JCJC) de l'Agence Nationale de la Recherche pour développer MEN1-PLUS, un projet ambitieux qui aborde "les nouvelles approches physiopathologiques de l'étude des néoplasies endocriniennes multiples de type 1". Nous avons recruté la scientifique post-doctorante Dr. Giuliana Ascone pour donner suite jusqu'en 2026. Giuliana étudie les dérivés de la crête neurale dans l'hypophyse en utilisant le séquençage ARN à noyau unique sur des dizaines de milliers de cellules de modèles de souris. Cette partie de l'équipe étudie également le rôle des variants MEN1 retrouvés en pathologie humaine à l’aide de CRISPR-Cas9 et d’organoïdes hypophysaires.

Pauline a depuis obtenu un prestigieux "contrat d'interface" de l'INSERM pour consacrer encore plus de temps à MMG, de 2026 à 2031. Cette reconnaissance a été mise en avant sur la page web de l’AP-HM.

Modificateurs du nævus géant congénital mélanocytaire et prédisposition au mélanome précoce

Le nævus géant congénital (NGC) mélanocytaire est une malformation cutanée visible, présente dès la naissance. Il peut apparaître sous la forme d'une tumeur stable et bénigne, ou être associé dans un cadre syndromique à des symptômes cutanés supplémentaires, neurologiques et/ou oncologiques.

Le Dr Daniel Aldea, chercheur post-doctoral senior, a étudié les effets des voies de signalisation moléculaires sur les précurseurs embryonnaires des cellules pigmentaires, en utilisant plusieurs systèmes et des techniques de pointe en "-omiques" et en microscopie.

Échantillons chirurgicaux et d'anatomie-pathologie de NGC en recueil multi-centrique
Cellules souches pluripotentes induites humaines à partir de NGC, à l'aide du plateforme local MaSC
Transcriptomique comparative dans des cultures primaires de cellules humaines ou de souris, issues de l'induction spécifique de la crête neurale en présences de formes constitutivement actifs des enzymes BRAF ou NRAS
Caractérisation phénotypique de modèles murins pour comprendre les effets paracrines entre cellules dans le syndrome CMN et les troubles associés.

Daniel poursuivra sa carrière en tant que scientifique sur le sujet de la génomique évolutionnaire de la peau au préstigieux OIST à Okinawa, Japan, à partir de 2027.

Les variants somatiques des gènes NRAS et BRAF sont les principales causes moléculaires des NGC, et font également partie des gènes les plus fréquemment altérés du mélanome malin en général.

Les enfants nés avec des formes rares et larges de NGC ont un risque considérablement plus élevé de développer un mélanome avant l'âge de 30 ans. Notre laboratoire a été financé jusqu'à fin 2026 par le programme Horizon Europe via le consortium MELCAYA (Nouvelles stratégies de soins de santé pour le mélanome chez les enfants, adolescents et jeunes adultes), pour découvrir les bases moléculaires de la progression ou des étapes intermédiaires entre nævus bénin et cancer dans cette neurocristopathie emblématique.

Nous prévoyons d'appliquer les connaissances acquises à d'autres RASopathies, maladies dues à l'activation excessive de NRAS, BRAF ou plusieurs molecules en amont ou en aval de leurs effets, modifiant ainsi le comportement cellulaire au fil du temps, y compris dans le système neuroendocrine.

Méningiomes et adénomes hypophysaires

Prof. Anne Barlier est une pionnière dans l'étude de ces deux types de tumeurs intracrâniennes depuis de nombreuses années. Avec des partenaires industriels et cliniques, appuyée par l'expertise du Dr Grégoire Mondielli, elle étudie la modulation des voies biochimiques et de signalisation dans ces deux grandes entités, dans l'optique de proposer de nouvelles thérapies lors des essais précliniques et cliniques en cours.

Human Developmental Cell Atlas (HuDeCA)

Ce consortium national, soutenu par un programme transversal dédié de l'INSERM, a fait appel aux forces des équipes Etchevers et Zaffran. A Marseille, nous avons cartographié les signatures transcriptomiques spécifiques de chaque cellule (y compris neuroendocrine) du cœur humain pendant son développement, afin de mieux comprendre la physiologie normale et associée à des maladies cardiaques tout au long de la vie. La collaboration interne dans le MMG s'est étendue au développement technologique avec la plateforme GBiM et à l’équipe Baudot.

L'atlas a rassemblé des données inédites sur la composition cellulaire, y compris les cellules neuroendocrines rares, du cœur du premier trimestre, lorsqu'il se transforme d’un primordium en un organe fonctionnel et vital. Ces données font désormais partie de l'effort international du Human Cell Atlas.

Cette jolie image de couverture du journal Development a été acquise par Heather sur le microscope confocal à feuillets de lumière du plateforme imagerie de MMG.