Remodelage du microenvironnement et angiogenèse : impact de la lysyl oxydase like-2

Extracellular matrix remodeling and angiogenesis : impact of the lysyl oxidase like-2 protein

• Auteur / Autrice : Marion Marchand
• Direction : Stéphane Germain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, physiopathologie et thérapeutique
• Date : Soutenance le 04/12/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Muriel Umbhauer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Henri Puech, Hans Van Ooysterwyck, Laurent Muller
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ellen Van Obberghen-Schilling, Benoît Ladoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Cellules -- Adhésivité

Transduction du signal cellulaire

Membrane basale

Néovascularisation

Propriétés mécaniques

Matrice extracellulaire

Mots clés libres

Angiogenèse

Lame basale

Mécanotransduction

Microscopie à force atomique

Membrane extracellulaire

Protéines d'adhésion

Angiogenesis

Extracellular matrix

Mechanotransduction

Résumé

L'angiogenèse est associée au remodelage de la matrice extracellulaire (MEC). Nous avons précédemment montré que les cellules endothéliales expriment la lysyl oxydase-like 2 (LOXL2) dans le développement vasculaire et les contextes ischémiques, qui régule à la fois le dépôt de la MEC et l'angiogenèse.les mécanismes moléculaires reliant la fonction de LOXL2 dans l'assemblage de la MEC à l'angiogenèse restaient cependant à étudier. Nous avons d'abord utilisé l'analyse structurelle à haute résolution de l'ECM dérivée des cellules et la microscopie TIRF pour caractériser la succession des événements moléculaires conduisant au dépôt et à l'échafaudage de l'ECM. L'incorporation de LOXL2 dans les microfibrilles de fibronectine a généré les premiers éléments structurels avant la génération d'un réseau plus complexe par association avec le collagène IV auto-assemblé. La déplétion de LOXL2 a eu un impact sur l'organisation de ces complexes supramoléculaires de la MEC en altérant l'association de la fibronectine au réseau de collagène IV, ce qui a entraîné une topographie et des propriétés mécaniques défectueuses de la MEC. Nous avons cherché à déchiffrer la réponse mécanique des cellules endothéliales à la MEC qu'elles génèrent. Les propriétés intrinsèques de mécanotransduction des cellules endothéliales n'ont pas été modifiées par la déplétion de LOXL2. La maturation à long terme des adhésions focales a néanmoins été altérée en réponse à la MEC défectueuse, ce qui a entraîné des défauts dans le remodelage du cytosquelette, des modifications de la forme des cellules et une incapacité à redistribuer les protéines d'adhésion de la cellule à l'ECM vers les adhésions cellule-cellule. Dans l'ensemble, ces données fournissent de nouvelles informations sur l'échafaudage de la MEC et définissent LOXL2 comme un régulateur clé de ce processus dans les cellules endothéliales. Ce mécanisme autocrine confère les conditions nécessaires au remodelage du cytosquelette et à la stabilisation des jonctions cellule-cellule requises pour l'angiogenèse.

Angiogenesis is associated with extracellular matrix (ECM) remodeling. We previously showed that endothelial cells express the lysyl oxidase-like 2 (LOXL2) in vascular development and ischemic contexts, whichregulates both ECM deposition and angiogenesis.The molecular mechanisms connecting LOXL2 function in ECM assembly to angiogenesis however remained to be investigated. We firstused high-resolution structural analysis of cell-derived ECM and TIRF microscopy to characterize the succession of molecular events leading to ECM deposition and scaffolding. Incorporation of LOXL2 in fibronectin microfibrils generated the first structural elements before generation of a more complex network through association with self-assembled collagen IV.LOXL2 depletion impacted organization of such ECM supramolecular complexes by impairing fibronectin association to the collagen IV network, resulting in defectiveECM topography and mechanical properties. We aimed to decipher the mechanical response of endothelial cells to the ECM they generated. The intrinsic mechanotransduction properties of endothelial cellswere not altered by LOXL2 depletion. Long-term maturation of focal adhesions was nonetheless impaired in response to the defective ECM, resulting in defects in cytoskeleton remodeling, changes in cell shape and failure to redistribute adhesion proteins from cell-ECM to cell-cell adhesions. Altogether, these data provide new insights into ECM scaffolding and define LOXL2 as a key regulator of this process in endothelial cells. This autocrine mechanism confers the conditions mandatory for cytoskeleton remodeling and stabilization of cell-cell junctions required for angiogenesis.