Mécanotransduction au complexe E-cadhérine/β-caténine lors de la transition épithelio-mésenchymateuse

par Charlène Gayrard

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Nicolas Borghi.

Soutenue le 25-09-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (établissement de préparation) et de Institut Jacques Monod (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Sylvie Hénon.

Le jury était composé de Nicolas Borghi, Sylvie Hénon, Sylvie Dufour, Pascal Silberzan, Eva Faurobert, Emmanuel Farge, Maïté Coppey-Moisan.

Les rapporteurs étaient Sylvie Dufour, Pascal Silberzan.


  • Résumé

    Dans les organismes multicellulaires, les cellules génèrent et subissent des forces mécaniques qui se propagent aux cellules voisines. Ces forces peuvent déterminer la forme des tissus et organes, et aussi être converties en signaux biochimiques. Dans un épithélium, les cellules forment un tissu en adhérant directement les unes aux autres grâce à des complexes d’adhérence, tels que les Jonctions Adhérentes. Ces Jonctions Adhérentes sont composées de protéines transmembranaires les E-cadhérines, dont la partie cytoplasmique est sous tension générée par le cytosquelette d’actomyosine par un lien assurée par la β-caténine. La β-caténine est aussi un cofacteur de transcription majeur qui régule l’activité de gènes impliqués dans la transition épithélio-mésenchymateuse une fois dans le noyau. L’accumulation nucléaire et l’activité transcriptionnelle de la β-caténine peuvent avoir lieu à la suite de stimulations mécaniques dans des situations physiologiques et pathologiques, et ont été proposées comme la conséquence d’une libération de la β-caténine des Jonctions Adhérentes suite à sa phosphorylation. Néanmoins, les preuves directes de ce phénomène et ses mécanismes manquent, et le rôle qu’y tient la tension des E-cadhérines n’est pas connu.Dans cette thèse, nous avons établi la relation entre la tension des E-cadhérines et la localisation nucléaire et l’activité de la β-caténine, prouvé l’existence d’une translocation de la membrane au noyau de la β-caténine, et caractérisé les mécanismes moléculaires sous-jacents dans des cellules en migration induite par un facteur de croissance ou par blessure sur un épithélium, deux conditions qui récapitulent au moins partiellement une transition épithélio-mésenchymateuse.Nous avons montré que l’accumulation nucléaire de la β-caténine est due à un départ substantiel de celle-ci de la membrane, spécifiquement dans les cellules en migration. Cette translocation a lieu en aval d’une voie de signalisation impliquant les kinases Src et FAK, et qui conduit à une relaxation de tension des E-cadhérines. Le mécanisme sous-jacent implique une réorganisation du cytosquelette d’actine, caractérisé par un enrichissement des fibres des stress ventrales, soutenant les protrusions, en phospho-myosine, au détriment du cortex d’actine des Jonctions Adhérentes. En revanche, les phosphorylations dans le complexe cadhérine/caténine ne sont pas requises. Ces résultats démontrent que les E-cadhérines ont un rôle de senseur de la mécanique intracellulaire, et que les adhésions focales sont impliquées dans l’activation de la voie de signalisation β-caténine

  • Titre traduit

    Mechanotransduction at E-cadherin/β-catenin complex during epithelial-to-mesenchyme transition


  • Résumé

    In multicellular organisms, cells generate and experience mechanical forces that propagate between and within cells. These forces may shape cells, tissues and organs, and also convert into biochemical signals. In a simple epithelium, cells form tissue sheets by directly adhering to one another through adhesion complexes, such as the Adherens Junctions. Adherens Junctions comprise transmembrane proteins E-cadherins, which are under actomyosin-generated tension via a link that contains β-catenin. β-catenin is also a major transcription cofactor that regulates gene activity associated with Epithelial-to-Mesenchyme Transition when translocated in the nucleus. β-catenin nuclear localization and transcriptional activity are mechanically inducible in a variety of healthy and disease models and were proposed to follow phosphorylation-induced -catenin release from E-cadherin. However, direct evidence for this translocation and these mechanisms are lacking, and whether E-cadherin tension is involved is unknown.In this thesis, we assess the relationship between E-cadherin tension and β-catenin nuclear localization and activity, determine the relevance of β-catenin shuttling between membrane and nucleus, and characterize the underlying molecular mechanisms in cells migrating in an at least partial EMT-like fashion upon hepatocyte growth factor (HGF) or wound stimulation. We showed that β-catenin nuclear activity follows a substantial release from the membrane that is specific to migrating cells. This translocation occurs downstream of the Src-FAK pathway, which targets E-cadherin tension relaxation. The underlying mechanisms sufficiently involve actomyosin remodeling, characterized by an enrichment of ventral stress fibers that capture phosphomyosin at the expense of the cortex at Adherens Junctions. In contrast, phosphorylations of the cadherin/catenin complex are not substantially required. These data demonstrate that E-cadherin acts as a sensor of intracellular mechanics in a crosstalk with cell-substrate adhesions that targets β-catenin signaling

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