La PrPc et ses partenaires desmosomaux et nucléaires : rôle dans la régulation de l’adhérence cellulaire, l’homéostasie et la fonction de barrière de l’épithélium intestinal – PREDESTINE

Le maintien de l'homéostasie de l'épithélium intestinal implique une coordination fine entre prolifération, différenciation et apoptose. Les entérocytes sont la population de cellules différenciées majoritaire de cet épithélium. Leur fonction d'absorption est strictement dépendante de leur polarisation. La compréhension du maintien des fonctions de l'épithélium intestinal passe par la connaissance des mécanismes de mise en place et de stabilité de l'architecture cellulaire, dans lesquels l'adhésion cellule-cellule joue un rôle central. Ce phénomène repose sur l'assemblage de protéines au sein de complexes jonctionnels, activant des voies de signalisation impliquées dans la mise en place et le maintien de la polarisation cellulaire. Nous avons montré récemment que la protéine cellulaire du prion, PrPc, est un acteur des jonctions cellule-cellule. Dans les cellules épithéliales intestinales différenciées, la PrPc est localisée dans les complexes jonctionnels, où elle interagit avec la kinase Src et les protéines de desmosomes, alors que dans les cellules en division elle est présente dans le noyau. Nous avons démontré que l'invalidation de la PrPc induit un arrêt de la multiplication cellulaire et une désorganisation des desmosomes. Notre but est d'analyser le rôle de la PrPc dans l'organisation et la fonction des desmosomes de l'épithélium intestinal, de caractériser les mécanismes liant la PrPc et ses partenaires au contrôle de l'adhérence cellule-cellule et aux processus de prolifération/différenciation et de déterminer si le dysfonctionnement de la PrPc associée aux desmosomes affecte les propriétés de barrière de l'épithélium. Afin de déterminer comment la PrPc est impliquée dans la mise en place et le maintien de l'architecture épithéliale intestinale, mais aussi dans les processus de prolifération/différenciation, nous avons produit un modèle d'entérocytes Caco-2/TC7 permettant la dissociation de ces effets, intimement liés entre eux, par l'expression inductible de shRNA PrPc dans des cellules en croissance, ou pré-confluentes ou post-confluentes. En parallèle, nous disposons de souris PrPc-/- pour les études de la fonction physiologique de barrière de l'intestin in vivo. Notre projet sera organisé en trois tâches principales: Tâche 1: nous déterminerons le rôle de la PrPc dans l'organisation et la fonction des desmosomes. Les impacts de l'invalidation de la PrPc sur la morphologie et la polarité cellulaire, sur la localisation des partenaires desmosomaux de la PrPc dans les domaines rafts et les compartiments sub-cellulaires et sur l'organisation du cytosquelette seront caractérisés, de même que les modifications de la capacité d'hyper adhésion et la résistance à l'étirement des desmosomes. Tâche 2: nous décrypterons les voies de signalisation par lesquelles la PrPc et ses partenaires contrôlent l'adhésion celule-cellule et les processus de polarisation/différenciation. La protéine de signalisation Src interagissant avec la PrPc jonctionnelle et étant présente avec la PrPc dans le noyau des cellules en division, nous rechercherons si les deux protéines nucléaires interagissent et analyserons l'état de phosphorylation de Src lorsqu'elle est associée à la PrPc dans chaque compartiment. Nous déterminerons si la kinase Src et la PKCa, impliquée dans l'hyper adhésion des desmosomes, relaient la PrPc dans la régulation de l'adhérence cellule-cellule. Les partenaires de la PrPc nucléaire dans les cellules en division seront identifiés, à la recherche de voies de signalisation potentielles impliquant la PrPc. La plakoglobine, une protéine desmosomale également appelée g-caténine, étant un partenaire nucléaire de la PrPc, nous déterminerons si ces deux protéines sont impliquées dans la voie Wnt pour contrôler la balance prolifération/différenciation. Tâche 3: nous examinerons la contribution de la PrPc, associée aux desmosomes, à l'homéostasie et à l'efficacité de la fonction de barrière de l'épithélium. L'impact de l'invalidation de la PrPc, in vitro et in vivo, sur l'intégrité de la barrière épithéliale sera analysé. La perméabilité et la résistance trans-épithéliale seront mesurées. La résistance à l'infection bactérienne et à l'inflammation sera caractérisée. En conclusion, le projet PREDESTINE (Prion-Enterocytes-DESmosomes-inteSTINE) permettra, à travers des travaux sur l'épithélium intestinal, d'apporter des connaissances importantes non seulement sur la contribution de la PrPc, mais plus globalement sur celle des desmosomes, dont le rôle dans l'intestin n'a pas été étudié, à la physiologie des epithelia, allant des mécanismes impliqués dans la balance prolifération/différenciation et la régulation de la polarité cellulaire, à la mise en place de l'architecture et des fonctions de barrière.