Différenciation des cellules épithéliales

Présentation au sujet: "Différenciation des cellules épithéliales"— Transcription de la présentation:

1 Différenciation des cellules épithéliales
Frédéric André UMR Inserm 911-Marseille

2 épithélium Les cellules épithéliales sont étroitement juxtaposées pour constituer des feuillets, appelés épithélium, qui ont pour fonction principale le revêtement ou la constitution de glande. Les épithélium se caractérisent par : des mécanismes d’adhésion intercellulaire, d’adhésion avec la matrice extracellulaire et par leur différenciation (absorption, sécrétion, barrière)

3 différenciation?? C’est l’ensemble des processus aboutissant à l’acquisition, par une cellule donnée, de structures et de fonctions spécialisées

4 Pourquoi l'intestin pour modele?
Différenciation au cours de l'organogénèse Différenciation chez l'adulte le long de l'axe crypte-villosité

5 Organogénèse de l'intestin
endoderme mésenchyme

6 Intestin adulte Principal organe d'absorption
Barrière entre milieu extérieur et le milieu intérieur Possede de nombreuses modifications structurales permettant d’accroître la surface d’absorption

7 Structure de l'intestin:les replis transversaux

8 Structure de l'intestin:les villosités

9 Structure de l'intestin:les microvillosités

10

11 Les différentes zones villosité col crypte

12 Les quatres principaux types de cellules

13 Cellules en gobelet (à mucus)

14 Cellules entéroendocrines

15 Cellules de Paneth

16 Cellules absorbantes (entérocytes)

17 Les entérocytes

18

19 donc… 2 spécifications différentes 4 types cellulaires différents Localisations différente Et pourtant proviennent de la même cellule

20 Devenir d'une cellule souche
MORT Différenciation Tris (rester dans les cryptes ou migrer?) Spécification (absorbtion ou secretion?) Prolifération Auto-renouvellement

21 Cellules souches division asymétrique

22 balance prolifération différenciation

23 Un cas particulier: la restitution intestinale
blessure dédifferenciation migration prolifération différenciation

24 Quels f acteurs induisent la différenciation cellulaire?

25 Décidément, l’environnement est à la mode…
Matrice extracellulaire

26 Et les cellules du mésenchyme ???

27 La matrice extracellulaire
D'après de Duve C: une visite guidée de la cellule

28 La matrice extracellulaire
Ensemble des macromolécules extracellulaire du tissu conjonctif

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30 Une vieille expérience... Matrice extracellulaire et différenciation

31 Cellules de crypte PL ECM

32 Cellules de villosité PL ECM

33 La lame basale

34 La lame basale

35 Les isoformes de laminine

36 Les isoformes de laminine dans l'intestin

37 Laminines et organogénèse

38 INSERM, Unit 381, 67200 Strasbourg, France.
Laminin isoforms: biological roles and effects on the intracellular distribution of nuclear proteins in intestinal epithelial cells INSERM, Unit 381, Strasbourg, France. Turck N, Gross I, Gendry P, Stutzmann J, Freund JN, Kedinger M, Simon-Assmann P, Launay JF. Experimental Cell Research 303 (2005)

39 Cellules CaCo2 Rôle dans: L’adhésion La prolifération
Ln-1 Rôle dans: L’adhésion La prolifération La différenciation Ln-2 Ln-5 Ln-10

40 isoformes de laminine et adhésion des cellules intestinales

41 étalement

42 conclusions Les isoformes de ln ont des effets differents sur l'adhésion et l'étalement des cellules. La ln -10 est la plus adhésive, suivie de la ln-2 et ln-5 et de la ln-1. Les isoformes de ln sont donc distincts fonctionnelement.

43 ISOFORMES DE LAMININE ET PROLIFERATION

44 ISOFORMES DE LAMININE ET PROLIFERATION

45 Conclusions Morphologie des cellules: clones plus petits lorsque les cellules sont déposéee sur ln-1. (cellules plus compactes sur ln-1) Prolifération: ln-2, ln-5 et ln-10 mais pas la ln-1 augmentent la prolifération des cellules Ln-2, ln-5 et ln-10 fournissent des stimuli de prolifération.

46 ISOFORMES DE LAMININE ET DIFFERENCIATION
ARNm

47 protéines

48 conclusion Seule la ln-1 induit la différentiation des enterocytes
via l'induction du facteur de transcription cdx-2?

49 Cdx-2 et differenciation
Gene homeotique retrouvé dans l’intestin. Transfection des cellules Caco-2 par: Cdx-1 sens: surexpression de cdx-1 Cdx-1 antisens: association avec l'ARNm de cdx-1 endogène; sous expression de cdx-1 Cdx-2 sens: surexpression de cdx-2

50 Cdx-2 et differenciation
ctrl cdx1S cdx2S Cdx1AS Courbe de croissance

51 Cdx-2 et differenciation
ARNm

52 Cdx-2 et differenciation
protéines

53 Cdx-2 induit la différenciation des cellules intestinales
conclusion Cdx-2 induit la différenciation des cellules intestinales

54 Conclusion générale Les isoformes de ln n'ont pas la même fonctionnalité. ln-1 induit la différenciation ln-2, ln-5, ln-10 stimulent l'adhésion et la prolifération Les isoformes de ln participeraient à l'equilibre prolifération/différenciation.

55 Autres systèmes cellulaires...
La ln-1 induit aussi la différenciation des glandes mammaires... Elle contrôle la transcription des protéines du lait Le mecanisme fait intervenir STAT 5 La ln-1induit aussi la différenciation des glandes thyroïde...via d’autres facteurs de transcription

56 Comment peut on aller plus loin dans l'étude?
Etudes in vivo... Intégrines... Autres facteurs de transcription... Pathologies associées à un defaut de laminine...

57 TD 1

58 Rappel Migration Differenciation

59 Rôle important de la Matrice extracellulaire dans la différenciation intestinale.
Mais elle n’est certainement pas le seul stimulus de différenciation Autre hypothèse: le processus est dirigé par une horloge moléculaire intracellulaire.

60 p27(Kip1) is an inducer of intestinal epithelial cell differentiation
  p27(Kip1) is an inducer of intestinal epithelial cell differentiation. Quaroni A, Tian JQ, Seth P, Ap Rhys C. Section of Physiology, Cornell University, Ithaca, New York 14853, USA Am J Physiol Cell Physiol Oct;279(4):C

61 balance prolifération différenciation

62 Cyclin-dependent kinase inhibitors (CKI)
Il en existe plusieurs: p27 Kip1 (p27), p21 Cip1/WAF1 (p21), p16… Correlation entre l’expression de cki et le degré de différenciation. surexpression de p21 dans les cellules intestinales différenciées p27 dans les kératynocytes: l’augmentation de l’expression de p27 est concomittant avec la différenciation. Un oligonucléotide antisens de p27 inhibe la differenciation. Rôle de p27 dans la différenciation des cellules intestinales?

63 Méthode Utilisation de la lignée HIEC6: cellules issues de cryptes
Surexpression par infection de: Vecteur seul Adnull p16 Adp16 p21 Adp21 p27 Adp27 Analyse de la prolifération, des différentes phases du cycle cellulaire, de la morphologie des cellules, de l’expression de marqueurs de différenciation

64 Contrôle de l’expression des ckis
Les cellules sont infectées à différentes concentrations d’adenovirus. Apres 24 heures analyse des differentes protéines par Western blot

65 Contrôle de l’expression des ckis
Analyse par immunocytochimie de l’expression des cki

66 Conclusions L’infection des cellules par l’adenovirus + cDNA exogène induit l’expression des ckis La surexpression de P21 entraine l’expression de P27 (P27 sous le contrôle de p21?)

67 Cki et prolifération A:1 jour après infection
B: effet dose de l’adenovirus sur la prolifératiopn C: étude cinétique

68 Brdu (bromodeoxyuridine)
Ac X-Brdu Ac X-Ac X-Brdu

69 Cki et prolifération A:1 jour après infection
B: effet dose de l’adenovirus sur la prolifératiopn C: étude cinétique

70 Conclusions P16, P21 et P27 inhibent la prolifération
de facon dose-dépendante. Plus d’éfficacité pour P27, p21 puis P16 L’effet de P27 est irreversible

71 Surexpression des cki et cycle cellulaire
Pic G1 Nombre de cellules Pic G2-S-M Intensité de fluorescence Contenu en ADN

72 Cki et cycle cellulaire

73 Conclusions P16, P21 et P27 augmentent la quantité des cellules en phase G0/G1et diminue le nombre de cellules en phase S

74 Cki et morphologie

75 Conclusions L’expression des CKI entraine:
p16: cellules polygonales mais pas de microvillosité p27: cellules polygonales avec presence de nombreuses microvillosités. p21: 20-40% des cellules sont polygonales avec des microvillosité. p27 induit une differenciation morphologique

76 cki et expression de la DPP IV
Proteine ARNm Activité enzymatique

77 cki et expression de la DPP IV

78 Conclusions p27et dans une moindre mesure p21 induisent l’expression de la DPPIV fonctionnelle. Localisation a la membrane plasmique. Polarisation??????

79 Comment faire pour déterminer si l’expression de la DPPIV est polarisée?

80 cki et expression de l’APN

81 cki et expression de l’APN

82 Conclusions p27et dans une moindre mesure p21 induisent l’expression de l’APN.

83 En conclusion

84 Autres systèmes cellulaires...
Premier article montrant le rôle de p27 dans la différenciation des cellules epithéliales. Et en 2005? Même rôle dans les cellules épithéliales bronchiques Autres systèmes cellulaires...

85 Comment peut on aller plus loin dans l'étude?
In vivo…Il existe d’autres facteurs que les CKI. Souris KO pour P21… l’intestin est normal. Cancer: dans les carcinomes la P27 est souvent sous-exprimée. Cette sous expression est associée à une augmentation de l’agressivité des cancers. Mêmes résultats pour prostate et estomac.

86 Pourquoi la surexpression de P21 induit la différenciation