Rôles des jonctions bi et tricellulaires septées dans l'homéostasie du notum de Drosophila melanogaster

Roles of bi and tricellular junctions in the homeostasis of the Drosophila melanogaster notum

• Auteur / Autrice : Thomas Esmangart de Bournonville
• Direction : Roland Le Borgne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire, biologie du développement
• Date : Soutenance le 30/09/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique et Développement de Rennes (UMR 6290)
• Jury : Président / Présidente : Éric Chevet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Sanson, Romain Levayer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pauline Spéder, Franck Pichaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytosquelette

Cellules -- Perméabilité

Division cellulaire

Jonctions cellulaires

Épithélium

Mots clés libres

Epithélium

Jonctions cellulaires

Jonctions adhérentes

Cellule -- Division

Cellules -- Perméabilité

Développement

Cytosquelette

Jonction septée

Trafic intracellulaire

Epithelium

Cellular junctions

Adherens junctions

Cells -- Divisions

Cells -- Permeability

Development

Cytoskeleton

Septate junction

Intracellular trafficking

Résumé

Les épithélia sont des tissus de l’organisme, jouant un rôle de barrière contre l’extérieur et impliqués dans le développement, la morphogénèse et la réparation tissulaire grâce à la division cellulaire. Ils sont composés de différentes cellules polarisées qui forment des jonctions bicellulaires (BCJ) dites adhérentes (AJ) ou septées (SJ) ainsi que des jonctions tricellulaires (TCJ) au contact de trois cellules. De récentes études démontrent que les TCJs sont impliquées dans de nombreux processus intervenant dans la division cellulaire, la régulation de cellules souches ou encore la tumorigénèse. Curieusement, les TCJs demeurent méconnues. J’utilise le notum de Drosophile, un épithélium monocouche, en combinaison avec des outils génétiques, d’imagerie et de biophysique pour étudier l’homéostasie des TCJs. Quatre protéines transmembranaires sont reportées enrichies aux TCJs : Sidekick (Sdk) dans le plan des AJs ; Gliotactine (Gli), Anakonda (Aka) et M6 dans le plan des SJs. J’ai caractérisé leur dynamique d’assemblage dans la division et démontré que M6 et Aka étaient les pièces maîtresses des TCJs en recrutant Gli. Cette dernière, bien que non nécessaire à la présence d’Aka à la TCJ, la stabilise. J’ai ensuite observé que la perte d’intégrité de la TCJ conduit à des déformations des SJs entraînant un défaut majeur de l’intégrité de l’épithélium. A l’inverse, la spécificité de localisation des protéines de la TCJ est régulée par l’intégrité des SJs. En parallèle, j’ai également remarqué que la perte d’intégrité de la TCJ entraîne un enrichissement d’E-Cadhérine et d’acto-myosine tout comme la perte de protéines des pSJs. De plus, j’ai pu observer que ces défauts étaient accompagnés d’agrégats des protéines ESCRT HRS et Shrub ainsi qu’un enrichissement de Crumbs au niveau apical de la cellule. De plus, enlever la protéine Aka conduit à un défaut d’établissement de la nouvelle jonction cellulaire lors de la division. Ce travail de thèse a donc permis de comprendre le lien qui existe entre la TCJ, les pSJs et AJs au sein du notum et comment des défauts dans un certain plan jonctionnel conduisent à des problèmes généralisés dans la cellule.

Epithelia are tissues of organisms that provide a role of barrier against chemical and physical aggressions and undergo morphogenesis, repair or regenerate thanks to cell division. Epithelial cells are polarized and linked by bicellular junctions (BCJ) called adherens junction (AJ) at the apical level or septate junction (SJ) below and tricellular junctions (TCJ) where three cells met. Recently, TCJ have emerged as a key regulator of processes regulating cell division, stem cells but also tumourigenesis. Surprisingly, little is known concerning TCJ itself. During my PhD work, I used Drosophila notum, a monolayered epithelium, in combination with genetics, imaging and biophysics tools to decipher TCJ homeostasis. Four proteins have been described at TCJ: Sidekick (Sdk), enriched at the AJ level, and Gliotactin (Gli), Anakonda (Aka) and M6 at the SJ level. I first characterized TCJ components de novo recruitment at TCJ that assemble during epithelial cytokinesis. Second, I reported that Aka and M6 are the keystone of TCJ assembly. However, while Gli is not required for Aka recruitment at TCJ, Gli activity is needed to stabilize Aka there. I also uncovered that loss of TCJ components results in SJ morphology impairment leading to a major defect of the epithelium. Conversely, the specificity of localization of TCJ components relies on SJ integrity. In parallel, I observed that loss of TCJ integrity leads to E-cadherin as well as acto-myosin cytoskeleton enrichment at both TCJ and BCJ. These phenotypes also appear upon loss of pSJ proteins. Moreover, the AJ and acto-myosin cytoskeleton remodeling comes with ESCRT components HRS and Shrub defects along with Crumbs enrichment at the apical part of the cell. Moreover, I observed that the establishment of the new daughter/daughter cell interface is impaired upon TCJ loss of function. Hence, my PhD work sheds light on the links between TCJ, pSJs and AJs in the tissue and how defects at a specific junctional level, results in a global impairment of cell homeostasis.