Signalisation intracellulaire et homéostasie de l'épithélium intestinal : de la E-cadhérine au noyau

Abstract

Le renouvellement de l'épithélium intestinal est coordonné par une intégration complexe de différents signaux extracellulaires. Ces signaux influencent la fonction et le phénotype des cellules épithéliales intestinales en modulant l'expression génique par l'intermédiaire de voies de signalisation. Ces dernières font le relais entre la membrane plasmique et le noyau. Toutefois, la nature exacte de ces voies de signalisation demeure largement inconnue. Dans le but d'identifier des médiateurs de la différenciation entérocytaire, nous avons étudié le rôle de la voie p38 MAPK dans ce processus. Nous avons démontré que l'activation de la p38 est associée à l'induction de la différenciation des cellules Caco-2/15, un modèle de différenciation entérocytaire. Cette activation est requise pour la différenciation fonctionnelle des entérocytes. De plus, la p38 peut phosphoryler et augmenter la capacité de transactivation de CDX2, un facteur de transcription essentiel pour l'expression de gènes tissu-spécifiques dans l'épithélium intestinal. Donc, la p38 MAPK régule positivement l'activité de CDX2 et, par conséquent, la différenciation fonctionnelle des entérocytes. Pour dresser un portrait plus détaillé des mécanismes régularisant le renouvellement de l'épithélium intestinal, nous avons évalué l'implication de la PI-3K dans la différenciation entérocytaire. L'inhibition de la PI-3K atténue l'expression de marqueurs de différenciation entérocytaires. Cette inhibition altère également la différenciation morphologique des cellules Caco-2/15. De plus, la PI-3K est recrutée et activée par la E-cadhérine dans les cellules Caco-2/15 confluentes. En retour, cette activation locale de la PI-3K permet l'assemblage et la stabilité des jonctions adhérentes qui sont cruciales pour l'homéostasie de l'épithélium intestinal. De plus, l'engagement de la E-cadhérine amène l'activation d'Akt et p38 via la PI-3K. Donc, l'assemblage des jonctions adhérentes et l'activation de la p38 MAPK confèrent à la PI-3K un rôle central au niveau de la différenciation fonctionnelle et morphologique des entérocytes. Nous avons ensuite continué de caractériser les mécanismes contrôlant la formation des jonctions adhérentes en démontant que hDlg est essentielle à l'intégrité de ces jonctions. Nous avons apporté l'évidence que hDlg agit à ce niveau en permettant le recrutement de la PI-3K aux contacts cellule-cellule lors de l'initiation de la différenciation. Par conséquent, hDlg joue également un rôle au niveau de la différenciation fonctionnelle des entérocytes. L'association entre hDlg et la PI-3K est directe et requiert l'interaction des deux domaines SH2 de la p85/PI-3K avec des phosphotyrosines sur hDlg. Cette interaction est toutefois empêchée par la phosphorylation de hDlg sur résidus sérine/thréonine avant l'initiation de la différenciation. Donc, hDlg se trouve en amont de la cascade PI-3K/p38 MAPK qui est cruciale pour la différenciation entérocytaire. En plus de promouvoir la différenciation, la E-cadhérine limite la prolifération au sein de l'épithélium intestinal via des mécanismes peu caractérisés. Nous avons démontré que l'engagement de la E-cadhérine réprime l'activité du module ERK-1/2 MAPK, une cascade importante pour la prolifération des cellules épithéliales intestinales. La E-cadhérine inhibe ERK-1/2 via un effecteur de la PI-3K, soit Akt qui phosphoryle et inactive Raf. Donc, il semble que la PI-3K joue un rôle clé en aval de la E-cadhérine au niveau de la transition entre la prolifération et la différenciation en contrôlant à la fois l'intégrité des jonctions adhérentes et l'activité du module ERK-1/2. L'ensemble de nos résultats s'intègre dans un modèle de la membrane plasmique au noyau. Dans ce modèle, nous proposons que l'engagement de la E-cadhérine est associée au recrutement et à l'activation de la PI-3K via la protéine hDlg. La PI-3K réprime alors le module ERK-1/2, permet la stabilisation des jonctions adhérentes et l'activation de la p38 MAPK. Cette dernière transloque au noyau et active CDX2. Donc, cette cascade de signalisation contrôle la différenciation fonctionnelle et morphologique des entérocytes.