Intestin, Crypt, Organoïdes, Microfabrication, Contractilité, Actomyosine, Homeostasie, Morphogenèse, Division, Fuseau mitotique, Indices de polarités, EpCAM, CTE

L'épithélium intestinal est un tissu dynamique qui fonctionne comme une barrière sélective, absorbant les nutriments dans le tube digestif tout en protégeant l'intérieur de l'environnement sévère du tube. Le tissu est fonctionnellement divisé en un compartiment prolifératif et de différenciation situé respectivement au fond de la crypte et aux villosités. Là, l'homéostasie épithéliale est maintenue par une coordination de la prolifération, de la migration, de la différenciation et de l'extrusion. Des travaux antérieurs en laboratoire ont montré que la contractilité cellulaire est la clé de l'intégrité et l'organisation de l'épithélium intestinal et est impliquée dans la polarité apico-basale et l'adhésion cellulaire dans les cellules différenciées. L'objectif global de mon projet était de poursuivre ce travail et d'étudier l'importance de la contractilité dans le compartiment de la crypte intestinale. Dans un premier temps, j'ai développé un système de culture intestinale qui peut imiter l'élasticité et la topographie du tissu. Les techniques de microfabrication m'ont permis de fabriquer des géométries 3D sur des substrats à base d'hydrogel pour reproduire l'architecture crypte-villosité. Ce modèle de culture soutient la prolifération et la différenciation intestinale, et permet l'auto-organisation des compartiments prolifératifs et de différenciation le long de l'axe crypte-villosité. Dans la deuxième partie de mon projet, j'ai étudié les mécanismes de contrôle de la division cellulaire impliqués en relation avec la contractilité dans le compartiment de la crypte intestinale. L'imagerie en direct d'organoïdes intestinaux a révélé une distribution de contractilité anisotrope avec une activité basale élevée d'actomyosine tout au long de la division. Ce phénomène s'accompagnait d'une localisation similaire des indices de polarité impliqués dans l'orientation du fuseau. Les cellules mitotiques subissent une migration apicale intercinétique, ont une forme ellipsoïde et un fuseau mitotique proche du domaine apical. Dans l'ensemble, ces données étaient assez contre-intuitives selon la littérature. En conséquence, je me suis concentré sur la régulation de l'orientation du fuseau mitotique dans l'épithélium de la crypte intestinale, et l'exigence de la contractilité lors de la division cellulaire. Enfin, j'ai étudié le rôle d'EpCAM, un régulateur de la contractilité, sur la morphogenèse et l'intégrité des cryptes intestinales. Des travaux antérieurs en laboratoire ont étudié le rôle d'EpCAM dans le contexte d'une maladie appelée entéropathie congénitale en touffes (CTE) où 73% des patients ont une mutation EpCAM et se caractérise par une désorganisation de l'épithélium au niveau des villosités. Mon objectif était de regarder son rôle au niveau de la crypte proliférative. À l'aide de biopsies intestinales humaines de patients CTE témoins et mutés par EpCAM, j'ai observé la mauvaise localisation des cellules souches intestinales en CTE au lieu d'être confinés au fond des cryptes comme dans les biopsies témoins. De plus, dans les cellules en division des organoïdes de la crypte, l'augmentation basale de la myosine-IIA s'accompagnait d'une augmentation similaire d'EpCAM. En effet, une désorganisation du réseau d'actomyosine est observée avec l'accumulation d'agrégats intracellulaires de myosine-IIA dans les organoïdes EpCAM-KO, soutenant la fonction d'EpCAM dans la régulation de la contractilité dans les cultures primaires intestinales. L'absence d'EpCAM au niveau des membranes des cellules souches produit des défauts profonds dans la division cellulaire chez les organoïdes mutants, sans enrichissement basal de la myosine-IIA et un manque de migration apicale intercinétique. Dans l'ensemble, les données montrent qu'EpCAM stabilise le réseau d'actomyosine dans le compartiment des cellules souches et peut donc être nécessaire pour assurer une division cellulaire correcte et ainsi maintenir l'organisation de niche dans le tissu intestinal.