Etude des modifications de la perméabilité épithéliale et des jonctions intercellulaires, induites par la toxine létale de Clostridium sordellii

par Catherine Boehm

Thèse de doctorat en Toxinologie

Sous la direction de Michel-Robert Popoff et de Max Goyffon.

Soutenue en 2005

à Paris, Muséum national d'histoire naturelle , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) .

Le président du jury était Patrice Boquet.

Le jury était composé de Michel-Robert Popoff, Max Goyffon, Marie-Noëlle Lombard-Des Gouttes.

Les rapporteurs étaient Bruno Goud, Jordi Molgo.

mots clés

• Clostridium sordellii
• Toxines
• Cellules épithéliales

Résumé

La toxine létale (LT) de C. Sordellii est une glucosyltransférase qui inactive certaines petites protéines G des familles Rho et Ras. Dans ce travail, nous avons étudié les effets de deux variants, LT82 et LT9048, sur l’intégrité des barrières cellulaires épithéliales, formées de cellules mCCD et MDCK, polarisées. Nos résultats ont montré, pour la première fois, que les LTs ont un effet très limité sur les jonctions serrées. Au contraire, les deux toxines modifient la perméabilité paracellulaire en 2-4 heures. Parallèlement, LT82 et LT9048 induisent une désorganisation des filaments d’actine basolatéraux, sans modifier l’actine apicale. Les deux toxines altèrent préférentiellement les jonctions adhérentes en induisant une relocalisation du complexe cadhérine/caténines, de la membrane vers le cytoplasme. Des effets similaires sur les jonctions adhérentes ont été observés avec d’autres toxines qui dépolymérisent l’actine directement ou indirectement. Par conséquent, Rac, le substrat commun aux deux LTs, pourrait jouer un rôle central dans l’altération des jonctions adhérentes, dépendente de LT. Nous avons montré que la perturbation des jonctions adhérentes induites par LTs ne résulterait pas principalement d’un effet direct des toxines sur les protéines constituant les jonctions adhérentes mais résulterait de la perturbation d’une voie de signalisation entre Rac et l’actine. Ceci suggère qu’un équilibre dynamique des filaments d’actine corticale est essentiel à la bonne organisation des jonctions à E-cadhérine dans l’épithélium.

Résumé

C. Sordellii lethal toxin (LT) is a glucosyltransferase which inactivates small GTPases from the Rho and Ras families. In the present work, we studied the effects of two variants, LT82 and LT9048, on the integrity of epithelial cell barrier using polarized MCCD and MDCK cells. Our results demonstrate for the first time that LTs have very limited effects on tight junctions. In contrast, we show that both toxins modified the paracellular permeability within 2-4 hours. Concomitantly LT82 and LT9048 induced a disorganization of basolateral actin filaments, without modifying apical actin. Both toxins mainly altered adherens junctions by removing E-cadherin-catenins complexes from the membrane to the cytosol. Similar effects on adherens junctions have been observed with other toxins, which directly or indirectly depolymerize actin. Thereby, Rac, a commun substrate of both LTs, might play a central role in LT-dependent adherens junction alteration. Here, we show that adherens junction perturbation induced by LTs would neither results from a direct effect of toxins on adherens junction proteins nor from an actin-independent Rac pathway, but rather from a Rac-dependent disorganization of basolateral actin cytoskeleton. This further supports that a dynamic equilibrium of cortical actin filaments is essential for functional E-cadherin organization in epithelia.