Lysyl Oxidase-Like 2 in vascular morphogenesis and extracellular matrix scaffolding

par Claudia Umaña Diaz

Thèse de doctorat en Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique

Sous la direction de Catherine Monnot et de Laurent Muller.

Soutenue le 06-10-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique .

Le jury était composé de Corinne Albiges-Rizo, Jacky Goetz, Sophie Thenet, Christophe Guilluy, David Smadja.

  • Titre traduit

    Lysyl oxydase-like 2 dans la morphogénèse vasculaire et échafaudage matriciel extracellulaire


  • Résumé

    L’angiogenèses par bourgeonnement est associée à une réorganisation majeure de la matrice extracellulaire (MEC). Nous avons déjà démontré que la lysyl oxydase-like 2 (LOXL2), une enzyme responsable du crosslinking de la MEC, régule la formation de vaisseaux intersomitiques dans les embryons de poisson zèbre et de capillaires en hydrogels 3D. Dans ce manuscrit, nous avons examiné les mécanismes impliqués dans cette régulation. Nous avons constaté l’association intracellulaire de LOXL2 avec la fibronectine et le collagène IV, avant d’être incorporée dans des structures fibrillaires dès l’exocytose. De plus, l’inhibition de l’expression de LOXL2 entraine des défauts de déposition de la MEC et diminue sa rigidité, inhibant secondairement la maturation des structures d'adhésion cellulaire. Alors que LOXL2 n‘est pas nécessaire pour la formation de capillaires dans un modèle 2D sur MEC de fibroblastes, les défauts de déposition de MEC sont corrélés à l'inhibition de formation des capillaires en hydrogel 3D. Ni l’addition de LOXL2 exogène, ni l’augmentation de la rigidité des hydrogels ne compense la perte d’expression de LOXL2. Enfin, nous avons pu montrer que ni l'activité catalytique ni le domaine catalytique de LOXL2 ne sont essentiels pour la formation de capillaire dans le poisson zèbre et dans les hydrogels et pour l’assemblage du collagène IV par des cellules endothéliales. L’ensemble de ces données suggère donc que les domaines SRCR de LOXL2 exprimés par des cellules endothéliales régulent l’échafaudage de fibronectine et de collagène IV dans la MEC qui est nécessaire à la formation de capillaires.


  • Résumé

    Sprouting angiogenesis is associated with major extracellular matrix (ECM) remodelling, consisting in both degradation of the microenvironment and generation of a new basement membrane. We have previously reported that lysyl oxidase-like 2 (LOXL2), an enzyme responsible for ECM crosslinking, regulates formation of intersomitic vessels (ISV) of zebrafish embryos and of capillaries in 3D hydrogels. In this manuscript we investigated the mechanisms involved. We found that LOXL2 associates with fibronectin and collagen IV intracellulary before direct incorporation in fibrillar structures of the ECM upon exocytosis. In addition, silencing LOXL2 demonstrated its involvement in ECM deposition as both composition and stiffness of the ECM were affected, which subsequently altered maturation of cell adhesion structures. Whereas LOXL2 is not required for formation of capillaries on top of a fibroblast monolayer, in a 2D assay, ECM defaults were associated with altered formation of capillaries in 3D hydrogels.Neither addition of exogenous LOXL2, nor increasing the stiffness of hydrogels could restore capillary formation. Moreover, we could show that neither the catalytic activity nor the catalytic domain were required for capillary formation in vivo and in 3D hydrogels, and for collagen IV deposition by endothelial cells. Altogether, these data suggest that the SRCR domains of LOXL2 expressed by endothelial cells regulate 3D capillary morphogenesis through scaffolding of fibronectin and collagen IV in the ECM.

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