REGULATION DE LA PROLIFERATION DES CELLULES SOUCHES/PROGENITRICES DES CRYPTES INTESTINALES – HOMEOSTEM

Le renouvellement de l?épithélium intestinal implique la production de 10E10 cellules chaque jour. Cette activité proliférative est localisée dans un compartiment spécialisé de l?épithélium : la crypte. Les villosités constituent le second compartiment de l?épithélium et contiennent les cellules différenciées. L?objectif de ce projet est de construire une vision intégrée du renouvellement épithélial, contenant l?aspect « bottom-up » de la production cellulaire, ainsi que l?aspect « top-down » de la régulation du taux de renouvellement en fonction de l?état physiologique des villosités. D?un côté, nous génèrerons des outils innovants pour analyser l?activité des forces motrices de la prolifération dans les cryptes intestinales que sont les voies Wnt et Notch. En effet, malgré des efforts intensifs depuis une dizaine d?années, plusieurs questions importantes subsistent sur les fonctions des ces voies: (i) ces activités de signalisation n?ont jamais été visualisées en temps réel et dans un tissu intact, (ii) Bien qu?il existe un consensus selon lequel les deux voies coopèrent pour assurer l?homéostasie de la crypte, une telle interaction n?a pas encore été visualisée, (iii) la plupart des données sur la fonction des voies Wnt et Notch a été obtenue à partir de modèles dont la physiologie a été plus ou moins altérée par des approches d?invalidation ou de sur-expression de gènes, et (iv) plusieurs fonctions ont été assignées aux voies Wnt et Notch, dont la régulation de la prolifération, du choix de lignage, de la différenciation, de la migration cellulaire, mais la façon dont les cellules recevant un signal Wnt adoptent le comportement approprié reste encore mal comprise. Afin d?approfondir ces questions, nous développons un système de rapporteurs fluorescents à courte durée de vie pour visualiser les cellules dans lesquelles les activités Wnt et Notch ont lieu, dans un système minimalement perturbé, pertinent au niveau physiologique. Les activités de signalisation seront analysées dans des cultures de cryptes immobilisées ou dans le tissu intact de souris transgéniques contenant les rapporteurs. Ces souris permettront aussi d?isoler les cellules contenant les activités Wnt ou Notch, ou les deux, et de les caractériser. De telles expériences devraient fournir des indications précieuses sur les rôles respectifs des voies Wnt et Notch dans les cellules souches de l?épithélium intestinal. Nous exploiterons aussi nos découvertes récentes sur le facteur de transcription Sox9. Nous avons développé une série de lignées de souris permettant d?identifier les gènes cibles de Sox9 dans chacun des types cellulaires exprimant Sox9, individuellement. Nous devrions ainsi pouvoir identifier le rôle joué par Sox9 dans les cellules souches de l?épithélium intestinal, en relation ou indépendamment de la voie Wnt. En parallèle, nous analyserons comment la prolifération des cellules souches des cryptes est régulée en réponse aux signaux environnementaux provenant des villosités. Nous nous focaliserons sur les cellules tuft, un type cellulaire minoritaire et peu caractérisé. Cependant, leurs caractéristiques morphologiques, avec une bordure en brosse développée (tuft) se projetant dans la lumière intestinale (d?où leur nom), et le fait qu?elles expriment des récepteurs « taste-like » ainsi que de nombreux composants de la voie de synthèse des prostanoïdes, font de ces cellules de probables senseurs utilisant des prostanoïdes comme messagers. Nous avons récemment découvert que Sox9 est exprimé dans les cellules « tuft », pourrait réguler leur abondance, et être impliqué dans la régulation de l?expression de la PDGS, une enzyme clé de la biosynthèse de la prostaglandine D2. Les prostanoïdes sont à leur tour largement impliqués dans la physiopathologie de l?épithélium intestinal. Ici, nous voulons d?abord réaliser un inventaire des composants des voies de biosynthèse des prostanoïdes dans l?intestin, puis analyser le rôle de Sox9 dans la régulation de leur expression dans les cellules « tuft ». Finalement, nous étudierons l?impact des prostanoïdes identifiés dans la prolifération de cryptes en culture et dans du tissu intact, avec l?hypothèse sous-jacente que les cellules « tuft » fonctionnent comme des senseurs et envoient des signaux « top-down » pour réguler l?activité des cellules souches dans les cryptes. Nous pensons que ce projet est ambitieux et s?intéresse à des questions nouvelles et limitantes pour comprendre les fonctions d?auto-renouvellement et de pluripotence, essentielles aux cellules souches, ainsi que la façon dont ces propriétés sont régulées afin de garantir l?homéostasie du tissu. L?utilisation de modèles animaux performants devrait nous faciliter l?obtention de données pertinentes au niveau physiologique. Bien que chacune des trois tâches du projet contiennent leur part de risque, les indications fortes de la littérature et nos données préliminaires étayent solidement nos hypothèses de travail.