L'interaction entre les voies de signalisation TGF-B et Hippo : implication de la polarité apico-basale et de le protéine ZO-1

par Saber Ben Mimoun

Thèse de doctorat en Médecine. Oncogénèse

Sous la direction de Alain Mauviel.

Le président du jury était Jérôme Larghero.

Le jury était composé de Alain Mauviel, Jérôme Larghero, Joanna Fombonne, Laurent Bartholin, Ama Gassama-Diagne.

Les rapporteurs étaient Joanna Fombonne, Laurent Bartholin.


  • Résumé

    Les contacts cellule-cellule activent des signaux contrôlant le processus d'inhibition de contact, un phénomène par lequel les cellules normales cultivées en monocouches présentent une prolifération réduite, voire un arrêt de croissance, lorsqu'elles atteignent la confluence. Ceci est en partie dû à l'activation de la voie Hippo qui entraîne la phosphorylation et l'exclusion nucléaire des co-activateurs transcriptionnels YAP et TAZ. Ceprocessus physiologique est crucial pour le maintien de l'homéostasie tissulaire et estsouvent perdu au cours de la progression néoplasique ou de la transformation in vitro.Le facteur de croissance transformant ß (TGF-ß) est une cytokine qui joue aussi un rôle pléiotropique dans l'homéostasie et la carcinogenèse. Contrairement à la voie de l'Hippo, savoie canonique est initiée par l'activation des récepteurs membranaires, qui phosphorylent ensuite les facteurs de transcription cytoplasmiques SMADs, conduisant à leur translocation nucléaire et à l'induction des gènes cibles du TGF-ß. La densité cellulaire et la signalisation d'Hippo ont été rapportées comme bloquant les réponses du TGF-ß, par la capacité du phospho-YAP/TAZ à séquestrer les complexes SMAD activés par le TGF-ß dans le cytoplasme.Ainsi, le but de mon projet était d'étudier l'interaction entre la voie Hippo et la voie TGF-ß dans le contexte de la densité cellulaire.Dans la première partie de ce travail, nous avons démontré que, bien que l'activation de la voie Hippo par la densité cellulaire se produise dans les cellules épithéliales et non épithéliales, le blocage de la voie TGF-ß se produit uniquement dans les cellules épithéliales polarisées. En outre, nous avons fourni des preuves que la polarisation des cellules épithéliales interfère avec la signalisation du TGF-ß bien en amont et indépendamment de la localisation de YAP/TAZ. Nos résultats ont conduit à l'établissement d'un nouveau modèle,spécifique aux cellules épithéliales polarisées, où le scellement de la perméabilité paracellulaire empêche le ligand de TGF-ß sécrété apicalement d'accéder à ses récepteurs qui sont retenus au domaine basolatéral de la membrane cytoplasmique.Dans la seconde partie de ce manuscrit, basée sur la caractérisation des paramètres biophysiques liés à la fonction barrière de l'épithélium, nous avons démontré que la mesure de la perméabilité trans-épithéliale (TER) pouvait être utilisée comme outil de suivi et de vérification de la polarité des épithéliums étanches. Considérant l'implication des jonctions serrées (JSs) dans la polarité épithéliale, nous avons examiné le rôle de l'une de ses protéines cytoplasmiques, ZO-1. Nos résultats ont montré que ZO-1 n'est pas nécessaire pour les fonctions de barrière et de clôture des JSs dans les cellules EpH4 polarisées. Ainsi,nous concluons que ZO-1 n'est pas un bon marqueur de la polarité des cellules épithéliales et n'est pas essentiel pour leur résistance au TGF-ß apical.

  • Titre traduit

    The crosstalk between TGF-ß and Hippo signaling pathways : implication of apico-basal polarity and ZO-1 protein


  • Résumé

    Cell-cell contacts drive signals controlling the process of contact inhibition, a phenomen on whereby normal cells grown in monolayers exhibit reduced proliferation, even growth arrest, when reaching confluency. This is in part due to the activation of the hippo pathway that drives the phosphorylation and nuclear exclusion of the transcriptional coactivators YAPand TAZ. This physiological process is crucial for the maintain of tissue homeostasis and it’soften lost during neoplastic progression or in vitro transformation.The transforming growth factor ß (TGF-ß) is a cytokine that also plays a pleiotropic role in homeostasis and carcinogenesis. Unlike The Hippo pathway, its canonical pathway is initiated by the activation of membrane receptors, which then phosphorylate the cytoplasmic transcription factors SMADs, leading to their nuclear translocation and the induction of TGF-ß target genes. Cell density and Hippo signaling have also been reported toblock TGF-ß responses, based on the ability of phospho-YAP/TAZ to sequester TGF-ßactivatedSMAD complexes in the cytoplasm. Thereby, my project’s aim was to investigate the interaction between the Hippo and the TGF-ß pathways in the context of cell density.In the first part of this study, we demonstrated that, although the activation of Hippopathway by cell density occurs in both epithelial and non-epithelial cells, the blocking of TGFßpathway only occurs in polarized epithelial cells. Furthermore, we provided evidence that epithelial cell polarization interferes with TGF-ß signaling well upstream and independent ofYAP/TAZ localization. Our results have led to the establishment of a new model specific topolarized epithelial cells where the sealing of the para-cellular permeability prevents theapicaly secreted TGF-ß ligand from accessing its receptors which are retained at the basolateral domain of the cytoplasmic membrane. In the second part of this work, based on the characterization of the biophysical parameters related to the barrier function of the epithelium, we demonstrated that the measurement of Trans-epithelial permeability (TER) could be used as a tool to monitor and verify the polarity of tight epithelia. Considering the involvement of tight junctions (TJs) in epithelial polarity, we examined the role of one of its cytoplasmic proteins, ZO-1. Our results showed that ZO-1is not required for either the TJs barrier or the fence functions in polarized EpH4 cells. Thus, we conclude that ZO-1 is not a good marker of fully polarized epithelial cells and is not essential for their resistance to apical TGF-ß

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