Le régulateur transcriptionnel Cux1 est impliqué dans le processus de migration des cellules cancéreuses. Dans un modèle d’inflammation intestinale de type colite expérimentale, l’absence de Cux1 entraîne une perte de la restitution de l'épithélium intestinal. Ceci nous a amenés à poser l’hypothèse que Cux1 serait fonctionnellement impliqué dans le processus de migration cellulaire lors de la régénération épithéliale en contexte de maladies inflammatoires intestinales. En utilisant des conditions de culture limitant la prolifération, une diminution de la réponse migratoire des cellules épithéliales a été observée en absence de Cux1. Cette diminution de migration a été accompagnée d’une perte du remaniement du cytosquelette d'actine et d’une diminution du nombre de lamellipodes formés au front de migration. En vérifiant l’activité des voies classiques de migration RhoA et Rac1, une modulation des modifications post-traductionnelles sur chacune des protéines terminales de ces voies a été observée. Une augmentation du niveau de phosphorylation inhibitrice sur sérine 3 de la cofiline et une diminution de la phosphorylation activatrice sur la protéine ribosomale S6 ont été observées en absence de Cux1. Toutefois, ces protéines ne sont pas des cibles transcriptionnelles du régulateur Cux1. Une analyse par micropuce a permis d’identifier de nouveaux substrats de Cux1 pertinents au processus de restitution épithéliale. Ainsi, les gènes FgfR2, Shc4 et Vav2 ont été découverts pour être impliqués autant au niveau cellulaire que physiologique en contexte inflammatoire. De plus, Cux1 semble en mesure de cibler directement ces trois promoteurs. Un essai de récupération du phénotype en inhibant la voie RhoA a permis d'observer un rétablissement partiel de la réponse migratoire des cellules n’exprimant pas Cux1, suggérant que Vav2 et la voie Rac1 auraient une importance dans cette restitution épithéliale intestinale. Des modulations de gènes impliqués dans la restitution ont été observées par séquençage des ARNs chez des souris mutantes pour Cux1.

L’isoforme p200CUX1 est un répresseur transcriptionnel qui est clivé dans les NIH3T3 par la cathepsin L en isoforme pllOCUXl laquelle acquiert alors la capacité d’activer la transcription des gènes cibles. Dans le système digestif, CUX1 est exprimé dans l’iléon et le côlon proximal chez la souris adulte. Aucun rôle dans le contexte de l’épithélium colique n’a été attribué à ce jour aux isoformes p200CUX1 et p110CUX1. Le but de cette Thèse a donc été d’investiguer l’implication de p200CUX1 et p110CUX1 dans l’épithélium colique ainsi que dans la carcinogenèse colorectale. Une étude différentielle par criblage de micropuces à ADN a permis d’identifier le gène PLZF comme cible transcriptionnelle de CUX1 dans le côlon. Une analyse informatique a prédit 15 sites de liaison potentiels pour CUX1 dans la portion 5’-UTR et dans une région de 776 p.b. du promoteur du gène PLZF. Des essais de gel de rétention et d’immunoprécipitation de la chromatine ont démontré une interaction de CUX1 avec certains sites prédits du gène PLZF in vitro et in vivo. Des essais transcriptionnels ont rapporté une diminution de deux fois de l’activité transcriptionnelle du promoteur du gène PLZF par CUX1. Les sites # 13, 14 et 15 du promoteur du gène PLZF ont été identifiés comme étant les sites préférentiellement liés par CUX1. Une analyse Western a permis d’établir un patron d’expression réciproque entre les cellules qui expriment CUX1 et celles qui expriment PLZF. Ces travaux ont également permis d’identifier un nouveau mécanisme intracellulaire impliqué dans la production de l’isoforme p11OCUX1. Un traitement des cellules 293T, T84 et Caco2/15 avec deux inhibiteurs du protéasome, soit le MG132 et le bortezomib, résulte en une diminution de l’expression de l’isoforme p11OCUX1. Une rapide accumulation de l’isoforme p200CUX1 est observée après 4 heures de traitement des cellules T84 au MG132. L’utilisation d’extraits de protéines cytoplasmiques et nucléaires suggère que la protéolyse limitée de l’isoforme p200CUX1 en p11OCUX1 prend place dans le noyau. Une expérience de dégradation in vitro confirme que le protéasome est la seule protéase responsable du clivage protéolytique. Une analyse informatique de la séquence en acides aminés de CUX1 a prédit quatre régions susceptibles d’être clivées par le protéasome. Enfin, le présent travail a tenté de démystifier le rôle de p11OCUX1 dans la prolifération des cellules épithéliales intestinales et coliques. Les résultats montrent que l’isoforme p110CUX1 n’est pas un agent transformant. Sa surexpression dans les cellules IEC-6 et DLD-1 ne mène pas à une modulation de la vitesse de prolifération cellulaire. Aucune polype n’est visible au niveau de l’intestin grêle et/ou du côlon suite à la surexpression de p11OCux1 et ce, même après une période latente de 12 mois. L’abolition de l’expression des isoformes de CUX1 par interférence à l’ARN dans les cellules IEC-6 conduit à une diminution significative de la prolifération cellulaire, alors que dans les cellules T84 et DLD-1, il y a un ralentissement modeste de la croissance cellulaire. Les cellules DLD-1 shCUX1 ne forment pas moins de colonies en indépendance d'ancrage. Les résultats de cette étude démontrent que le gène PLZF est une cible de CUX1, que le protéasome est impliqué dans la protéolyse limitée de p200CUX1 en p110CUX1 et que p110CUX1 n’est pas impliquée dans la prolifération des cellules épithéliales intestinales et coliques et de cancer du côlon chez l’humain.

HNF4[alpha] est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires hormonaux dont le rôle dans l'organogenèse et le maintien des fonctions hépatiques est de mieux en mieux décrit. Cependant, son rôle dans le développement et le maintien des fonctions gastrointestinales est peu connu. Il en va de même pour le facteur de transcription CUX1 au sein de de la muqueuse intestinale. Nous avons ainsi décidé d'utiliser l'invalidation conditionnelle d' HNF4[alpha] (HNF4[alpha] [exposant]fx/fx) dans l'épithélium intestinal grâce à l'expression de la Cre-recombinase sous le contrôle du promoteur de 12.4 kb de la Villine (12.4kb-Villin .Cre). Les épithélia de l'intestin grêle et du côlon ont été étudiés au niveau de leur morphologie, de leur prolifération, de leur différenciation et de leur fonction à différents temps du développement de la souris. Nous avons dans un premier temps constaté que la morphogenèse de ces tissus se déroule normalement. Nous avons cependant observé que l'épithélium de l'intestin grêle présentait une légère augmentation de la prolifération et une modification des populations différenciées au profit des cellules entéroendocrines et caliciformes. Nous avons également identifié une réduction de la conductance de l'épithélium colique du à une dérégulation des canaux, transporteurs et pores impliqués dans la régulation du transport ionique. Des cibles directes d'HNF4[alpha], tel que la claudine-15, ont vu leur expression diminuer chez les animaux mutants ainsi que dans les maladies inflammatoires intestinales durant lesquelles HNF4[alpha] est réduit en expression. Cette modification dans le rôle crucial de la réabsorption des fluides auquel l'épithélium colique participe a eu pour effet d'entrainer une colite spontanée ressemblant à la colite ulcéreuse chez l'humain. En effet, une augmentation de l'inflammation, une augmentation du recrutement de leucocytes, une augmentation de la prolifération et une apparition de dysplasie épithéliale ont été observées. Les épithélia du grêle et du côlon ont également présenté une augmentation du stress oxydatif et de l'apoptose qui s'est avérée être protectrice contre la perte d'hétérozygocité de l'allèle Apc dans le modèle murin de tumorigenèse Apc Min/+ . En effet, les animaux pour lesquels l'invalidation de l'expression d'HNF4[alpha] a été effectuée par la Villine-Cre (Apc[exposant Min/+] HNF4[alpha] [exposant [delta]1EC] ), ont montré une réduction de 70% du nombre de polypes dans l'intestin grêle et une réduction de 90% du nombre de polypes dans le côlon. L'analyse des gènes impliqués dans la réduction des espèces réactives de l'oxygène a permis d'identifier la GSTK1 comme une nouvelle cible directe d'HNF4[alpha] tant dans l'épithélium de l'intestin grêle que dans le cancer colorectal. En effet, l'expression d'HNF4[alpha] chez les patients atteints du cancer colorectal s'est avérée augmentée chez 31 patients sur les 40 analysés. Ces augmentations oscillent entre 50 et 100% chez 22% des patients et de 100% et plus chez 40% des patients analysés ( n = 40). Les animaux Cux1[delta]HD ont quant à eux été étudiés au niveau de leur susceptibilité à un stress inflammatoire. Nous avons démontré que l'expression de CUX1 est nécessaire à la protection de l'inflammation aigüe et chronique et que les patients atteints des maladies inflammatoires intestinales répondent en augmentant l'expression de ce facteur. Nous croyons que l'expression de CUX1 permet de tempérer la réponse inflammatoire et permet aussi la migration et la prolifération de l'épithélium colique en réponse aux blessures causées par l'inflammation soutenue. Collectivement, ces études démontrent l'importance du réseau de régulation transcriptionnelle dans les voies gastrointestinales pour le maintien de l'homéostasie proliférative, fonctionnelle et inflammatoire de l'épithélium. La modulation de ces facteurs durant les pathologies suggère la possibilité d'intervenir thérapeutiquement sur ces facteurs afin de contrôler leurs cibles et ainsi contrer l'apparition, la progression ou la chronicité de ces maladies.