Rôle de la GTPase atypique RhoU dans l'homéostasie intestinale

Role of the atypical GTPase RhoU in the intestinal homeostasis

• Auteur / Autrice : Chaker Slaymi
• Direction : Philippe Fort, Emmanuel Vignal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 04/12/2014
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Faculté des sciences de Bizerte (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Biologie cellulaire de Montpellier (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Stephen Baghdiguian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Fort, Emmanuel Vignal, Stephen Baghdiguian, Gilles Favre, Christine Perret, Kamel Hamzaoui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Favre, Christine Perret

Mots clés

Mots clés contrôlés

GTPases

Apoptose

Épithélium intestinal

Homéostasie

Mots clés libres

Rho GTPase

RhoU/Wrch1

Épithélium intestinal

Souris

Apoptose

Rho GTPase

RhoU/Wrch1

Intestinal epithelium

Mouse

Apoptosis

Résumé

L'épithélium intestinal se renouvelle tous les 4 à 6 jours chez les mammifères grâce aux cellules souches localisées au fond des cryptes. Le renouvellement dépend des signaux émis par le microenvironnement et requiert une phase de prolifération des cellules souches, de différenciation et d'apoptose/desquamation des cellules épithéliales. La signalisation Wnt, joue un rôle majeur dans l'homéostasie intestinale par l'action de deux gradients inversés le long de l'axe crypte/lumière ; la signalisation Wnt canonique, active au fond des cryptes, contrôle la prolifération alors que la signalisation non-canonique, active vers le haut des cryptes contrôle la différenciation. Il a été montré que ces deux voies contrôlent l'activité de la GTPase atypique RhoU/Wrch1. RhoU fait partie des GTPases qui s'activent spontanément, son activité est donc directement proportionnelle à son niveau d'expression dans la cellule. Enfin, cette GTPase atypique est sous exprimée dans de nombreuses tumeurs gastriques et colorectales.Compte tenu de ces données, nos objectifs étaient donc de caractériser les changements morphologiques induits par l'invalidation conditionnelle de RhoU dans l'épithélium intestinal murin et d'en déterminer les mécanismes d'action. Nos résultats montrent que la déplétion de RhoU n'est pas létale, cependant elle a induit une augmentation de 20% de la densité cellulaire et une désorganisation de la structure de l'épithélium dans le haut des cryptes du colon. Cette augmentation concerne aussi bien les lignages sécrétoires et absorptifs, cependant, l'absence de RhoU a induit une sur-représentation du lignage sécrétoire. Dans la lignée de tumeur colorectale DLD-1, nous avons montré que l'absence de RhoU mime le phénotype d'augmentation de la densité cellulaire observé chez la souris. L'invalidation de RhoU ne modifie pas la distribution des phases du cycle cellulaire ni de celle de la mitose, cependant, elle réduit le nombre des cellules en apoptose dans le colon des souris et dans les cellules DLD-1. L'invalidation de RhoU a réduit la signalisation Hippo et a altéré la contractilité cellulaire via une augmentation de la phosphorylation de la protéine MLC2. Des travaux récents ont montré que la diminution du niveau MLC2 phosphorylée est nécessaire pour l'activation des caspases par un stimulus apoptotique. Ceci suggère que cette perturbation de la contractilité peut être à l'origine de cette diminution de l'apoptose qui est la cause majeure responsable de ce phénotype. En conclusion, RhoU est un régulateur de l'homéostasie intestinale chez la souris via son rôle modérateur de la mort cellulaire.

In Mammals, the intestinal epithelium is renewed every 4-6 days through the stem cells located at the bottom of crypts. The renewal depends on signals from the micro-environment and requires a proliferation phase of stem cells, then a differentiation and apoptosis/desquamation phases of epithelial cells. Wnt signaling plays a major role in intestinal homeostasis by the action of two reversed gradients along the axis crypt/ lumen: canonical Wnt signaling, active in the bottom of crypts, control proliferation while non canonical signaling, active in the top of the crypts control cell differentiation. It was shown that these two pathways are regulator of the atypical GTPase RhoU/Wrch1. The RhoU protein activates spontaneously, its activity is directly proportional to its expression level in the cell and is expressed as in gastric and colorectal tumors. In view of these informations, our objectives were therefore to characterizethe morphological changes induced by conditional invalidation of RhoU in the intestinal epithelium of mice and to determine the mechanisms of action. Our results show that RhoU depletion is not lethal. However, it induces an increase of cell density (+20%) and a disruption of the epithelium structure in the top of the colonic crypts. This increase affects both absorptive and secretory lineages. However, the absence of RhoU induced over-representation of secretory lineage. In colorectal tumor cell line DLD-1, we have shown that the absence of RhoU mimics the phenotype of cell density increase observed in mice. RhoU invalidationdid not change the distribution of cell cycle phases and mitosis, however, it reduces the number of apoptotic cells in the colon of mice and in the DLD-1 cells. RhoU invalidation reduced Hippo signaling and altered cell contractility via the increase of the protein MLC2 phosphorylation. Recent work has shown that the reduction of MLC2-P level is necessary for the caspase protein activation by an apoptotic stimulus. Suggesting that the perturbation of contractility may be the cause of this apoptosis decrease which is the main cause responsible of this phenotype. Finally, RhoU is a regulator of the intestinal homeostasis in micevia its moderating role of cell death.