Caractérisation des mécanismes moléculaires responsables du maintien de l'homéostasie cryptale dans l'intestin grêle humain

Abstract

La muqueuse intestinale humaine représente un système dynamique constitué d'un épithélium simple en constant renouvellement qui repose sur un tissu conjonctif appelé mésenchyme ou stroma. Au niveau de l'intestin grêle, l’épithélium est caractérisé, d'un point de vue fonctionnel, par la présence de cryptes et de villosités. Les villosités sont constituées de cellules pleinement différenciées tandis que les cryptes présentent, entre autres, une population de cellules progénitrices indifférenciées responsables du renouvellement de l'épithélium. Le maintien de la population de cellules progénitrices est assuré par des cellules souches somatiques multipotentes localisées à la base des compartiments cryptaux. Notre laboratoire a généré, en 1996, un modèle cellulaire non transformé qui présente toutes les caractéristiques des cellules épithéliales humaines de la crypte intestinale (HIEC). Ainsi, les cellules HIEC affichent un statut prolifératif tout en conservant un état totalement indifférencié. Mes travaux de doctorat ont démontré l'importance des facteurs de transcription Cdx2, HNF1a et GATA-4 dans l'initiation du processus de différentiation entérocytaire chez les cellules HIEC. En effet, l'expression combinée de ces facteurs induit l'apparition de marqueurs de différentiation fonctionnelle, tels que la sucrase-isomaltase et la E-cadhérine, ainsi qu'une polarité cellulaire typique aux entérocytes. Ces travaux ont aussi permis de caractériser l'expression des différents marqueurs spécifiques des cellules souches et progénitrices intestinales chez les HIEC, tels que Lgr5, Bmi-1, Musashi-1 ainsi que DCAMKL-1. L'étude du facteur Bmi-1, combiné à l'abolition du facteur SUZ12 par shRNA, a permis de mettre en évidence un mécanisme potentiel de préservation de l'autorenouvellement et de l'état indifférencié chez les HIEC par l'action des groupes polycomb. L'expression forcée des facteurs de transcription pro-différentiation a aussi révélé une modulation de l'expression de certains récepteurs intégrines. C'est le cas de l'intégrine a8bi, dont l'expression cryptale est fortement réprimée lors de la différentiation entérocytaire. En effet, mes travaux portant sur ce récepteur ont permis de dévoiler sa présence in vivo chez les cellules progénitrices de l'épithélium intestinal humain. D'un point de vue fonctionnel, l'activation de a8b1 conduit à l'organisation adéquate des microfilaments d'actine, via un mécanisme RhoA/ROCK dépendant, afin de stimuler la prolifération tout en diminuant la motilité cellulaire dû à une adhésion rigide à la matrice extracellulaire. Ce processus est considéré important dans le positionnement des cellules souches/progénitrices au niveau de l'axe crypte-villosité. Finalement, l'étude des fonctions de l'intégrine a8b1 a permis de démontrer l'existence d'un mécanisme de préservation de la susceptibilité à la mort cellulaire par perte d'attachement, ou anoïkose, chez les cellules souches/progénitrices intestinales humaines. Plus spécifiquement, mes travaux ont démontré l'importance de a8b1 dans le recrutement de la vinculine au niveau des points d'adhésion focaux afin d'empêcher l'activation constitutive de la kinase FAK. Ainsi, l'absence d'un tel récepteur intégrine au sein des cellules prolifératives et indifférenciées, comme les cellules cancéreuses, favoriserait la transmission continuelle de signaux de survie par la voie FAK/PI3K qui suppriment la susceptibilité de la cellule à l'anoïkose.