Cours I.2 EMT UEVE

La transi)on épithélio-­‐mésenchymateuse M1 Biologie-­‐Santé 2015-­‐2016 I.1 Défini)on de la transi)on épithélio-­‐mésenchymateuse EMT MET w  Processus biologique qui conduit une cellule épithéliale à acquérir un phénotype mésenchymateux w  Processus réversible : transi)on épithélio-­‐mésenchymateuse (EMT) transi)on mésenchymato-­‐épithéliale (MET) I.1 Défini)on de la transi)on épithélio-­‐mésenchymateuse w  Processus biologique qui conduit une cellule épithéliale à acquérir un phénotype mésenchymateux w  Processus réversible : transi)on épithélio-­‐mésenchymateuse (EMT) transi)on mésenchymato-­‐épithéliale (MET) w  EMT et MET sont souvent décrites comme deux états. En fait, il s’agit d’une con)nuité d’états intermédiaires w  Processus fondamental impliqué au cours du développement embryonnaire, de la régénéra)on )ssulaire (fibrose) w  Processus dérégulé dans certaines pathologies (cancers) I.2 Caractéris)ques de la cellule épithéliale épithélium normal Expression de marqueurs épithéliaux w  Forte adhésion intercellulaire jonc%ons serrées, jonc%ons adhérentes, desmosomes E-­‐Cadhérine Cytokéra)ne w  Polarité apico-­‐basale Zona Occludens-­‐1 (ZO-­‐1) Claudines / Occludines w  Reposent sur une lame basale Desmoplakine laminine, collagène de type IV Collagène de type IV Laminine-­‐1 w  Peu de mobilité Famille des miR-­‐200 I.3 Caractéris)ques de la cellule mésenchymateuse w  Peu/pas d’adhésion intercellulaire w  Pas de polarité apico-­‐basale polarité avant-­‐arrière Expression de marqueurs mésenchymateux w  ne repose pas sur une lame basale w  Forte mobilité, synthèse de matrice extracellulaire N-­‐Cadhérine Vimen)ne Ac)ne (α-­‐SMA) Fibronec)ne Collagène de type I et III Métalloprotéases (MMP) Snail, Slug, Twist, Zeb II. Les différentes étapes de la TEM 1. Perte des joncAons intercellulaires 3. DégradaAon de la matrice extracellulaire 2. RéorganisaAon du cytosqueleDe 4. Mobilité, migraAon 5. Résistance à la sénescence et à l’apoptose II.1 Perte des jonc)ons intercellulaires Perte de la E-­‐cadhérine (jonc)ons adhérentes) w RégulaAon transcripAonnelle Répresseurs transcrip)onnels : SNAIL/SLUG, TWIST1/2, ZEB1/2 w RégulaAon de l’ARNm Epissage alterna)f micro-­‐ARN (exemple de miR-­‐200) w RégulaAon de la protéine Modifica)ons post-­‐traduc)onnelles Trafic intracellulaire II.2 Réorganisa)on du cytosquelece AcAne/myosine : synthèse d’ac)ne lisse α-­‐SMA (contrac)lité) Forma)on de fibres de stress Microtubules Filament intermédiaires changement de composi)on (cytokéra)ne > vimen)ne) II.3 Dégrada)on de la matrice extracellulaire Rôle de l’invadopode Importance des Métalloprotéases (MMP) w  Famille de 25 pep)dases w  2 classes : MMP secrétées, MMP ancrées dans la membrane (MT-­‐MMP) w  Synthé)sées sous forme inac)ve (domaine d’inhibi)on en contact avec le domaine cataly)que) w  Fonc)on : coupure de liaison pep)dique dans les protéines w  Spécificité de substrat (laminine, collagène, fibronec)ne…) II.4 Mobilité, Migra)on Etape 1 : Extension du lamellipode Etape 2 : adhésion du lamellipode au substrat Etape 3 : contrac)on de la cellule Etape 4 : détachement des adhésions à l’arrière Tschumperlin; Physiology, 2013 II.4 Mobilité, Migra)on RéorganisaAon du cytosqueleDe Le Clainche et al, Physiology Rev, 2008 II.5 Voies de signalisa)on contrôlant l’EMT SIGNALISATION TGFβ EGF/FGF/HGF/IGF1 Wnt EMT MET -­‐  Rôle du microenvironnement dans la régula)on de l’EMT -­‐  Nombreuses voies de signalisa)on impliquées dans la régula)on de l’EMT: TGFβ Récepteur à tyrosine kinase (EGF, FGF, HGF, IGF1) Voie Wnt II.5 Voies de signalisa)on contrôlant l’EMT 1. La voie de signalisaAon TGFβ Cellules cancéreuses pancréa%ques TGF
TGF RII
TGF RIII
TGF RI
TGF RIII
cytoplasme
SMAD2/3
SMAD4
SMAD2/3
SMAD2/3
SMAD4
noyau
SMAD2/3
SMAD2/3
SMAD4
Snail/Slug
Zeb1/2
Twist1/2
E-cadhérine
Note : voie TGFβ indépendante de SMAD Wang et al., Oncology leJers, 2012 II.5 Voies de signalisa)on contrôlant l’EMT 2. La voie de signalisaAon des RTK (EGF, FGF, HGF, IGF1…) EGF
IGF
FGF
(...)
GF
Cellules cancéreuses de l’estomac control PIP2
RAS
SOS
GRB2
+IGF-­‐1 PIP3
PDK1
PI3K
RAF
MEK
inh. PI3K AKT
ERK
noyau
Snail/Slug
Zeb1/2
Twist1/2
inh. PI3K E-cadhérine
Note : autre voie MAPK faisant intervenir P38 ou JNK Li et al., Oncology leJers, 2015 II.5 Voies de signalisa)on contrôlant l’EMT 3. La voie de signalisaAon Wnt Wnt
Frizzled
cytoplasme
DVL
GSK-3
AXIN
-caténine
APC
-caténine
dégradation
noyau
-caténine
LEF-1
Snail/Slug
Zeb1/2
Twist1/2
E-cadhérine
Ghahhari and Babashah, European Journal of Cancer, 2015 Associer marqueurs / fonc)ons et étapes de l’EMT ? ? Ac)ne (α-­‐SMA) Claudines / Occludines Collagène de type I et III Collagène de type IV Cytokéra)ne Desmoplakine 1. Marqueurs épithéliaux E-­‐Cadhérine Famille des miR-­‐200 Fibronec)ne Laminine-­‐1 Métalloprotéases N-­‐Cadhérine 2. Etapes de l’EMT 4. FoncAons Snail Slug Twist Vimen)ne Zeb Zona Occludens-­‐1 (ZO-­‐1) 3. Marqueurs mésenchymateux Associer marqueurs / fonc)ons et étapes de la TEM EMT MET Marqueurs épithéliaux Etapes de l’EMT E-­‐Cadhérine Perte d’adhésion Zona Occludens-­‐1 (ZO-­‐1) Changement de forme, Claudines / Occludines migra)on Desmoplakine Synthèse de la MEC Cytokéra)ne Collagène de type IV Dégrada)on de lame basale Laminine-­‐1 Régula)on des gènes de la TEM Famille des miR-­‐200 FoncAons Complexes de jonc)on Cytosquelece Marqueurs mésenchymateux N-­‐Cadhérine Vimen)ne Ac)ne (α-­‐SMA) Fibronec)ne Collagène de type I et III Métalloprotéases Snail, Slug, Twist, Zeb Matrice extracellulaire Régula)on expression génique/ARN III. Les différents types de transi)on épithélio-­‐
mésenchymateuse Il existe 3 types d’EMT : w Type 1. Embryogenèse w Type 2. Régénéra)on )ssulaire / fibrose w Type 3. Progression et dissémina)on métasta)que des cancers III. TEM type 1. Embryogenèse Plusieurs vagues successives d’EMT pendant le développement embryonnaire Thiery et al., Cell, 2009 III.1 TEM type 1. Embryogenèse Exemple 1. La gastrula)on embryon humain (J16) embryon de poulet Nakaya et al., Nature Cell Bio, 2008 w  EMT des cellules du mésoblaste au niveau de ligne primi)ve w  Changement d’expression E-­‐cadhérine (épiblaste) > N-­‐cadhérine (mésoblaste) w  Rupture de la membrane basale au niveau de la ligne primi)ve III.2 TEM type 1. Embryogenèse Exemple 1. La gastrula)on vue dorsale embryon de poulet épiblaste Electropora)on d’un vecteur codant la GFP ligne primi)ve Acloque et al., Dev. Cell, 2011 III.1 TEM type 1. Embryogenèse Exemple 2. Les crêtes neurales Rappel : la neurulaAon plaque neurale J18 Dérivés des crêtes neurales w  Neurones, cellules gliales w  Mélanocytes goupère neurale w  Médullosurrénales J21 tube neural Gammill et al., Nature review, 2003 w  Car)lage / Os w  Muscle lisse w  Adipocytes … III.1 TEM type 1. Embryogenèse Exemple 2. Les crêtes neurales SYNDROME DE WAARDENBURG DE TYPE 1 (WS1) Critères diagnos%ques : • Anomalie surdité, anomalie de la pigmenta)on • Caractérisé par une transmission autosomique dominante et par une pigmenta)on hétérogène • Incidence de 1/270 000 naissances Descrip%on clinique : • Dystropie des canthi internes • Anomalie de la pigmenta)on (œil, cheveux, peau) • Surdité d’origine neurosensorielle (60% des cas) Génotype : • 50 muta)ons connues dans le gène PAX3 localisé en 2q37 • PAX3 : facteur de transcrip)on III.1 TEM type 1. Embryogenèse Exemple 2. Les crêtes neurales Etude foncAonnelle du gène Pax3 chez la souris La souris Splotch : muta)on spontanée Détec)on de l’allèle Pax3 GFP hcp://www.stowers.org/faculty/trainor-­‐lab Sp1h/+ +/+ Sp1h/Sp1h III.2 TEM type 2. Régénéra)on )ssulaire et fibrose 1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
Forma)on d’un caillot. Inflamma)on Ac)va)on des kéra)nocytes de la couche basale EMT par)elle (jonc)ons adhérentes, desmosomes). Migra)on (cytosquelece) et proliféra)on
Remodelage de la MEC (métalloprotéases et synthèse de nouvelle MEC) Différencia)on et recons)tu)on de l’épithélium malpighien wound healing in vitro ? EMT parAelle et réversible III. TEM type 2. Régénéra)on )ssulaire et fibrose membrane basale complexe de jonc)on Ÿ
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… Rein Foie Poumon Cœur cellules épithéliales myofibroblastes dépôt excessif de collagène REIN Thiery et al., Cell, 2009 III. TEM type 2. Régénéra)on )ssulaire et fibrose membrane basale Moelle osseuse Endothélium complexe de jonc)on TEM TEM cellules épithéliales myofibroblastes dépôt excessif de collagène Fibroblaste intersAAel cellule épithéliale III. TEM type 3. Progression et dissémina)on métasta)ques cellule épithéliale hyperplasie tumeur invasive carcinome dysplasie TEM tumeur métasta)que Origines : Anomalies géné)ques/épigéné)ques : Ac)va)on d’oncogènes Inac)va)on de gènes suppresseurs de tumeurs CaractérisAques : Proliféra)on anormale Echappement aux mécanismes de sauvegarde Mobilité et invasion III. TEM type 3. Progression et dissémina)on métasta)ques tumeur métasta)que EMT intravasa)on endothélium extravasa)on MET III. TEM type 3. Progression et dissémina)on métasta)ques TWIST : Mul)ples rôles dans la progression cancéreuse nb nodule métasta)que/poumon contrôle 105 ± 14 EMT Invasion si-­‐RNA Twist 14 ± 2 MigraAon Yang et al., Cell, 2004 ProliféraAon TWIST Résistance aux drogues Métastase