Mots clés |
Mécanobiologie, MAPK/ERK, Noyau, Chromatine, Adhérences focales, Vinculine, Epithélium, CPLA2, FRET, Microscopie, Fluorescence |
Resumé |
Dans les organismes multicellulaires, la détection de la densité cellulaire au sein d'un tissu cohésif est une propriété fondamentale supposée réguler l'homéostasie tissulaire. Pourtant, les mécanismes par lesquels les cellules perçoivent la densité cellulaire restent largement inconnus. Dans cette étude, nous avons émis l'hypothèse que la densité épithéliale contrôle la localisation et l'activité nucléaire de la protéine Extracellular-signal Regulated Kinase (ERK) par une combinaison d'événements de mécanotransduction au niveau des complexes d'adhérence cellule-matrice et de l'enveloppe nucléaire. Pour aborder cette question, nous avons d'abord développé une stratégie de biosenseurs Förster Resonance Energy Transfer (FRET) multiplexés dans une lignée cellulaire épithéliale (MDCK de type II), combinée à des mutants dominants altérant la tension de la Vinculine (protéine mécanosensible des adhérences focales) et des perturbateurs pharmacologiques de l'adhésion cellule-matrice. Par cette approche, nous avons montré que la densité cellulaire régule la croissance des adhérences focales et la tension intramoléculaire de la Vinculine, ce qui régule ensuite l'activité de ERK. Par la suite, en utilisant un outil optimisé pour visualiser la localisation de ERK associé à des perturbations pharmacologiques et des biosenseurs FRET, nous avons montré que la densité cellulaire contrôle également la translocation nucléaire de ERK. L'import de ERK vers le noyau est activement médié par l'Importine-7 et est régulé par les adhésions cellule-matrice et la transmission de forces mécaniques issues du cytosquelette d'actomyosine vers le noyau. Enfin, grâce à une approche de Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) pour quantifier la condensation de la chromatine et par immunofluorescence, nous avons montré que la densité cellulaire épithéliale, par son effet sur l'activité de ERK et sa translocation nucléaire, affecte finalement la condensation de la chromatine et les modifications post-traductionnelles des histones. Des changements transcriptionnels densité-dépendants dont l'expression est connue pour dépendre de ERK ont également été observés. Nous avons également démontré la phosphorylation concomitante et l'adsorption membranaire de la Phospholipase A2 cytosolique (cPLA2) dans le noyau, un régulateur bien connu du comportement des cellules épithéliales conduisant à l'oxydation des lipides membranaires et favorisant la migration dans un épithélium confluent. Nos résultats sont cohérents avec un modèle selon lequel une diminution de la densité épithéliale entraîne une réduction de la tension intramoléculaire de la vinculine au niveau des adhésions cellule-matrice, ce qui conduit à l'activation de ERK et à sa translocation nucléaire. En moins de 20 minutes, cette voie de signalisation est responsable de changements du paysage chromatinien associés à une augmentation de l'activité de cPLA2 favorisant la migration épithéliale. Cette voie pourrait donc contribuer à l'adaptation rapide du comportement des cellules épithéliales lorsque des variations soudaines et locales de densité se produisent, et ainsi participer au maintien de l'intégrité et des fonctions de l'épithélium. |