Mechanical regulation of epithelial tissue integrity and barrier function in gut homeostasis

Régulation mécanique de l'intégrité du tissu épithélial et de la fonction de barrière dans l'homéostasie intestinale Les épithéliums sont des tissus spécialisés qui protègent l'intérieur de l'organisme contre un environnement externe hostile. L'épithélium intestinal résiste aux agressions des contenus luminales, incluant les forces mécaniques extrinsèques (aliments et fèces) et le péristaltisme, tout en maintenant son intégrité et la fonction de barrière. L'adaptation des jonctions aux forces a surtout été étudiée in vitro et dans des modèles de développement, mais on ignore comment l'épithélium intestinal perçoit et répond aux forces extrinsèques afin de préserver la barrière. Grâce à des modèles murins in vivo et à des explants ex vivo, j'ai caractérisé la réponse mécanoadaptative du côlon et son rôle dans le maintien de l'intégrité de la barrière.L'épithélium colique présente une architecture particulière : l'épithélium se replie avec le stroma pour former des plis muqueux organisés en cryptes (compartiment prolifératif) et en plateaux inter-cryptaux (compartiment différencié) exposés à la lumière. La distension induite par les fèces déclenche un remodelage cellulaire et tissulaire, caractérisé par le déploiement des plis et des modifications morphologiques. Dans les plateaux exposés, les protéines des trois types de jonctions (serrées, adhérentes et desmosomes) sont recrutées, indiquant une réponse mécanoadaptative. Après le retrait des fèces ex vivo, les plis se replient et les protéines se dissocient, montrant que la force est nécessaire au recrutement et au maintien des protéines au niveau des jonctions. Afin d'obtenir une distension contrôlée avec une résolution temporelle, nous avons optimisé un protocole de distension in vivo, reposant sur l'utilisation d'un cathéter. Cette approche a révélé deux types de protéines répondeuses : des protéines répondeuses stables (ZO-1, E-cadhérine, plakoglobine) avec un enrichissement soutenu, et des protéines répondeuses adaptatives (desmoplakine et kératine 8) avec une accumulation progressive. La distension s'accompagnait d'un recrutement et d'une activation péri-jonctionnels de la myosine II non musculaire (NMMII), ce qui implique une contractilité médiée par la NMMII. En combinant des approches in vivo et ex vivo (explants) avec des perturbations génétiques, pharmacologiques et mécaniques, la déplétion de NMMIIA ou l'inhibition de NMMII réduisaient ou abolissaient le recrutement des protéines jonctionnelles, entraînant des anomalies de la forme cellulaire et de la morphologie des jonctions. Inversement, l'activation de la myosine favorisait le recrutement de ZO-1. Ensemble, ces résultats démontrent que la myosine est un effecteur précoce et un " hub " central de la réponse jonctionnelle, essentiel pour le recrutement des jonctions adhésives. Puisque le calcium stimule la contractilité cellulaire, nous avons examiné si l'activation de NMMII dépendait de l'influx calcique. L'inhibition des canaux calciques mécanosensibles, tels que Piezo1, a empêché l'activation de NMMII et le recrutement des complexes jonctionnels. L'activation de Piezo1 par Yoda1 déclenchait l'activation de myosine II et le recrutement de ZO-1, montrant que l'influx d'entrée calcique via Piezo1 est suffisant pour initier la réponse contractile et le recrutement supplémentaire des protéines jonctionnelles. Bloquer ce recrutement entraînait une désorganisation des jonctions et une rupture de la barrière. Ainsi, nos résultats mettent en évidence la réponse mécanoadaptative de l'épithélium colique adulte aux forces mécaniques extrinsèques physiologiques, réponse orchestrée par la myosine II et l'influx calcique mécanosensible, et démontrent son rôle essentiel dans le maintien de l'intégrité de la barrière intestinale.