Rôle de ROR2 et de la Polarité Cellulaire Planaire dans la réponse des cellules endothéliales au flux sanguin

Involvement of ROR2 and Planar Cell Polarity in endothelial cell response to blood flow

• Auteur / Autrice : Pauline Bougaran
• Direction : Pascale Dufourcq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 08/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Wnt/frizzled in vessel organization and function
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des maladies cardiovasculaires (Pessac, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Ducret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Dufourcq, Thomas Ducret, Isabelle Vilgrain, Muriel Laffargue, Jean-Paul Borg
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Isabelle Vilgrain, Muriel Laffargue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaisseaux sanguins

Athérosclérose

Polarité (biologie)

Endothélium

Mots clés libres

Endothélium

Forces de cisaillement

Polarité Cellulaire Planaire

Athérosclérose

Biologie vasculaire

Endothelium

Shear stress

Planar Cell Polarity

Atherosclerosis

Vascular biology

Résumé

Les cellules endothéliales (CE) tapissant les vaisseaux, perçoivent et traduisent les forces mécaniques du flux sanguin en signaux intracellulaires, et sont particulièrement sensibles aux forces de cisaillement. Cependant, en fonction des régions vasculaires les CE sont exposées à différents types de flux : principalement laminaire dans les régions droites de l’arbre vasculaire, et turbulent dans les régions de courbure ou de bifurcations, considéré comme athéroprone. Le but de cette thèse est d’étudier l’implication de ROR2, un acteur de la Polarité Cellulaire Planaire (PCP), dans la réponse vasculaire aux contraintes de cisaillement induites par le flux sanguin.Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur les réponses des CE exposées à un flux laminaire. En effet dans les zones de flux laminaire les cellules s’allongent et se polarisent en fonction du flux, et présentent un phénotype athéroprotecteur. Par des approches in vivo, en utilisant des souris transgéniques délétées pour Ror2 spécifiquement dans les CE (Ror2iECKO), et par des approches in vitro de perte et gain de fonction, nous avons démontré l’importance de ROR2 dans le maintien de la polarisation collective des CE induite par le flux. In vitro, le flux laminaire induit une relocalisation de ROR2 au niveau des jonctions cellulaires, associée à une interaction avec la VE-Cadhérine et la β-caténine. ROR2 exprimé au niveau du pôle latéral de la cellule induit un remodelage des jonctions adhérentes. La régulation de la polarisation des CE, ainsi que le remodelage des jonctions induit par ROR2 sont dépendants de l’activation de Cdc42. Ces résultats démontrent que la voie ROR2/PCP régule le remodelage des jonctions cellulaires aux pôles de la cellule et ainsi la polarisation collective des cellules endothéliales.Dans une deuxième partie, nous nous sommes focalisés sur la réponse des cellules endothéliales dans un contexte de flux turbulent, athéroprone. En effet, ROR2 est fortement exprimé in vivo dans les CE exposées à un flux turbulent comme dans la courbure interne de la crosse aortique ou dans les bifurcations artérielles. Nous avons émis l’hypothèse que ROR2 exprimé dans ces zones pourrait contrôler la réponse inflammatoire et/ou la formation de la plaque d’athérome. In vitro, la perte de fonction de ROR2 induit une diminution de l’expression des cytokines pro-inflammatoires et des molécules d’adhésion dans les CE exposées au flux turbulent, suggérant un rôle pro-inflammatoire de ROR2. In vivo, la délétion de Ror2 diminue le recrutement des leucocytes dans la crosse aortique des souris en conditions physiologiques mais aussi dans un modèle murin d’athérosclérose (souris doublement transgénique: ApoE-/-, Ror2iECKO). Ainsi l’expression endothéliale de ROR2 dans la crosse aortique ou dans les bifurcations, pourrait activer l’expression de gènes pro-inflammatoires (comme les interleukines 1 et 8) et/ou modifier l’expression de molécules d’adhésion et finalement réguler les propriétés des CE lorsqu’elles sont soumises à un flux turbulent.L’ensemble de ces résultats a permis de montrer que ROR2 est un nouvel acteur de la réponse des cellules endothéliales au flux sanguin en contrôlant la polarité cellulaire, et l’expression de gènes impliqués dans le maintien de l’intégrité vasculaire.

Endothelial cells (ECs) lining vessels sense and transduce mechanical forces created by blood flow into intracellular signals, and are especially sensitive to shear stress. Depending on the vascular area, ECs are exposed to different flow patterns: mainly laminar in straight part of arteries, and disturbed, considered as atheroprone, in regions of curvature or bifurcation. The objective of this thesis is to study the involvement of ROR2, a tyrosine kinase receptor known to regulate Planar Cell Polarity pathway, in endothelial responses to blood flow-induced shear stress.First, we focused on EC responses to laminar flow which induces cell elongation and polarization toward the flow axis and an atheroprotective phenotype. By in vivo approaches, using transgenic mice deleted for Ror2 specifically in ECs (Ror2iECKO), and in vitro using loss- and gain-of-function approaches, we demonstrated the role of ROR2 in the maintenance of flow-induced collective EC polarization. In vitro, laminar flow induced a relocalization of ROR2 at cell-cell junctions, associated with an interaction with VE-Cadherin and β-catenin. ROR2 expressed at the lateral pole of the cell induced adherens junctions remodeling in these areas. Regulation of EC polarization, as well as ROR2-induced junctional remodeling, were dependent on Cdc42 activation. These results demonstrated that the ROR2/PCP pathway regulates junctional remodeling at the cell pole and thus the collective polarization of endothelial cells.In a second part, we focused on EC responses to disturbed flow. Indeed, in vivo ROR2 was highly expressed in ECs of disturbed flow areas such as in the inner curvature of the aortic arch or in arterial bifurcations. We hypothesized that ROR2 expressed in these areas might control the inflammatory response and/or atherosclerotic plaque formation. In vitro, ROR2 loss of function induced a decrease in the expression of pro-inflammatory cytokines and adhesion molecules in ECs exposed to disturbed flow, suggesting a pro-inflammatory effect of ROR2. In vivo, deletion of Ror2 decreased leukocyte recruitment in the aortic arch of mice under physiological conditions but also in a mouse model of atherosclerosis (Double transgenic mice: ApoE-/-, Ror2iECKO). Thus, the endothelial expression of ROR2 in the aortic arch or in the bifurcations could activate the expression of pro-inflammatory genes (such as interleukin 1 and 8) and/or the expression of adhesion molecules to finally modify EC properties when they are subjected to disturbed flow.Together, these results showed that ROR2 is a new actor in the response of endothelial cells to blood flow by controlling cell polarity and the expression of genes involved in the maintenance of vascular integrity.