Structure et fonctions des jonctions epithelial intercellulaire: une perspective au cours de l'évolution – EvolAj

Dans le cadre de ce projet, nous prévoyons :

1) Exploiter des approches technologiques novatrices pour caractériser pleinement l’organisation des jonctions épithéliales chez les bilatériens, en portant une attention particulière aux rôles respectifs des complexes de cadhérine et de nectine dans l’organisation de la ceinture d’actine F et dans la transmission des forces exercées sur les jonctions adhérentes (JA) (WP1).

2) Étendre la caractérisation structurale et moléculaire approfondie des JA ou des structures apparentées à deux métazoaires non bilatériens peu étudiés : l’éponge homoscléromorphe *Oscarella lobularis* et le placozoaire *Trichoplax adhaerens*, choisis pour leur position phylogénétique clé, leur histoire évolutive et les caractéristiques histologiques et physiologiques de leurs épithéliums (WP2 et 3).

3) Tester la conservation fonctionnelle des protéines des JA en tentant de compenser leurs déficiences dans un modèle bilatérien avec leurs homologues porifères et placozoaires (WP4).

WP1 : Rôles des complexes Cadherin/Catenin et Nectin/Afadin dans l’organisation et l’ancrage de la ceinture d’actine dans les cellules épithéliales humaines.

Task 1.1: Understanding the role of the Nectin/Afadin complex in anchoring the F-actin belt.

Nous avons généré un KO d’Afadin dans les cellules Caco-2 et observé un détachement de la ceinture d’actine de la membrane plasmique ainsi qu’un positionnement altéré dans l’axe apico-latéral prouvant que l’Afadine est essentielle pour l’ancrage de la ceinture d’actine au niveau de la jonction adhérente. Par contre la ceinture d’actine reste intacte et se positionne de façon aléatoire dans la région apico-latérale.

Task 1.2: Measure the role of Afadin in transmitting epithelial forces.

L’impact de cette perte de l’ancrage de la ceinture d’actine sur la tension apicale a été évalué par l’inférence des forces via la courbure des contacts cellulaires entre cellules exprimant l’Afadine et celles n’exprimant plus l’Afadine. Les cellules n’exprimant plus l’Afadine ont une tension apicale plus faible que les cellules sauvages. Ces travaux ont été confirmés par ablation laser apicale qui démontre un relâchement plus fort de la tension apicale chez les cellules sauvages. Les deux approches révèlent une diminution de la contraction du cytosquelette apical dans les cellules KO.

Ces résultats ont été publiés et commentés en 2024 : Mangeol P et al. 2024. Proc Natl Acad Sci U S A. PMID: 38377188. Ce WP1 a donc été réalisé avec succès, les objectifs atteints et les résultats valorisés.

WP2: Caractérisation des complexes Cadherin/Catenin et Nectin/Afadin et leur lien avec l’anneau de F-actine chez l’éponge Oscarella lobularis.

Task 2.1: O. lobularis homologues of known bilaterian AJ components : subcellular localization and relations with the AJ-like structures.

Les résultats d’immunolocalisation (vue schématique en figure 1B), actuellement en cours de valorisation, montrent que Ol-Cadherin se localise au niveau des membranes des cellules épithéliales en contact avec la lame basale (identifiée par le collagène IV), mais pas au niveau des jonctions adhérentes-like (ALJs), ce qui suggère un rôle dans l’adhésion cellule–matrice plutôt que dans l’adhésion cellule–cellule.

À l’inverse, Ol-Afadin se localise spécifiquement au niveau des ALJs, en accord avec les résultats récents obtenus dans le WP1, où la ceinture d’actine est associée au complexe Nectine/Afadine (NAC) plutôt qu’au complexe Cadhérine/Caténines (CCC). De manière intéressante, la β-caténine, et potentiellement l’α-caténine (marquages à confirmer), semblent également se colocaliser avec l’Afadine au niveau des jonctions.

Task 3.1: Morphological and molecular characterisation of T. adhaerens IJs

Résultats : - Des anticorps polyclonaux contre la proto-cadhérine Ta, la Ta--caténine et la Ta--caténine ont été produits et testés. Anti-Ta--caténine OK en IF sur Trichoplax et après expression ectopique de la Ta--caténine authentique dans des cellules HEK.

Une demande ANR coordonnée par Carole Borchiellini a été déposé à l'automne 2025.

Un manuscrit sur Trichoplax a été soumis à Current Biology et est en révision (Leria et al., soumis).

Chez les métazoaires, la cohésion des tissus épithéliaux est assurée par des structures spécifiques, les jonctions intercellulaires. Ces jonctions ont été surtout étudiées dans des organismes-modèles bilatériens et leurs existence, composition moléculaire et organisation structurale, ainsi que les détails de leur interaction avec le cytosquelette d’actine, demeurent en grande partie inconnues chez les animaux non bilatériens. Le but de ce projet est de caractériser l’organisation moléculaire et fonctionnelle des jonctions intercellulaires dans deux organismes appartenant à des lignées de métazoaires qui ont divergé très précocement au cours de l’évolution, Oscarella lobularis (Porifera, éponges) et Trichoplax adhaerens (Placozoa). Ces modèles possèdent des épithéliums avec des propriétés très différentes telles qu’une grande stabilité des jonctions, ou au contraire, une plasticité morphologique extrême. En parallèle, nous utilisons un modèle bilatérien, la lignée cellulaire Caco2, dérivée d’un l’épithélium digestif humain, comme source d’information sur les complexes protéiques qui composent les jonctions intercellulaires et sur leur rôle dans le recrutement de la ceinture apicale d’actine commune à tous les épithéliums des métazoaires. Nous explorerons les rôles respectifs des complexes Cadhérine/Caténines et Nectine/Afadin dans l’ancrage de cette ceinture d’actine apicale et la transmission des forces entre les cellules Caco2. Chez O. lobularis et T. adhaerens, nous étudierons la localisation des protéines homologues à celles qui constituent les complexes jonctionnels chez bilatériens et qui sont pour la plupart très conservées. Notre hypothèse est que certains de ces homologues pourraient être également impliqués dans la formation des jonctions intercellulaires chez les non-bilatériens. Cette conservation fonctionnelle sera testée par expression des différents gènes de Trichoplax ou Oscarella dans des cellules Caco2 dont les gènes homologues ont été invalidés, afin de vérifier si cela est suffisant à restaurer un phénotype sauvage. Le but de ce projet est de déterminer la conservation des jonctions adhérentes épithéliales au cours de l’évolution et d’en déduire le type de jonctions présentes dans l’ancêtre commun des métazoaires.