L'épithélium de l'intestin grêle est en constant renouvellement.L'équilibre entre la prolifération et la différenciation cellulaire y est finement régulé par de nombreuses interactions entre l'épithélium et son environnement. Les interactions épithéliomésenchymateuses engendrent une signalisation qui affecte l'expression génique essentielle au développement et au maintien d'une muqueuse fonctionnelle. Plusieurs facteurs de transcription endodermiques ont été identifiés comme régulateurs de l'épithélium intestinal. Cdx2 en est un exemple, son expression dans les cellules épithéliales intestinales indifférenciées est suffisante à l'induction de leur différenciation en culture. Manuscrit 1: Afin de mieux comprendre les voies moléculaires impliquées dans la différenciation de l'épithélium intestinal, les gènes dont l'expression est modulée suite à l'induction de Cdx2 dans les cellules épithéliales intestinales ont été analysés. La cathepsine L est induite avec la polarisation et la différenciation des cellules épithéliales intestinales et l'inhibition de son activité interfère avec ces processus. De plus, la perte de l'activité de cette protéase conduit à une augmentation de la multiplicité tumorale dans l'intestin des souris APC[indice supérieur Min]. Ces résultats montrent une fonction intracellulaire non suspectée pour la cathepsine L dans l'épithélium intestinal au cours de la polarisation et de l'initiation tumorale. Manuscrit 2 : Pour identifier de nouveaux régulateurs de la différenciation épithéliale intestinale, un modèle de co-culture cellulaire permettant de récapituler la différenciation de cet épithélium a été établi et caractérisé génétiquement. Hnf-4[alpha] et Hnf-1[alpha] sont fortement induits au cours de cette différenciation.L'expression forcée de Hnf-4[alpha] dans les cellules indifférenciées entraîne l'activation de Hnf-1[alpha] et de plusieurs marqueurs des fonctions digestives, ainsi que l'établissement d'une barrière fonctionnelle en co-culture. Ces observations suggèrent que Hnf-4[alpha] est un joueur important dans la régulation de la différenciation des cellules épithéliales intestinales. Manuscrit 3 : Afin de démontrer les fonctions de Hnf-1[alpha] dans l'homéostasie de l'épithélium intestinal in vivo, le phénotype intestinal des souris invalidées pour Hnf-1[alpha] a été analysé. Ces souris présentent une intestinalomégalie caractérisée par une augmentation de la prolifération cellulaire et cryptale. Ces phénomènes étant associés à une augmentation de l'activité de mTOR. De plus, les souris invalidées pour Hnf-1[alpha] présentent une modulation de l'expression de plusieurs marqueurs de cellules entéroendocrines. Ces observations suggèrent un rôle insoupçonné pour Hnf-1[alpha] dans le maintien de la croissance et le devenir des cellules entéroendocrines de l'intestin grêle. Section 4 : Afin de confirmer la collaboration entre les facteurs Hnf-4[alpha] et Hnf-1[alpha] dans l'homéostasie de l'épithélium intestinal in vivo, des souris invalidées pour Hnf-1[alpha] de façon classique et pour Hnf-4[alpha] uniquement dans l'épithélium intestinal (doublement invalidées), au cours du développement embryonnaire (villine-Cre) ainsi que chez l'adulte (CYP1A1-Cre), ont été produites. Les souris doublement invalidées au cours du développement meurent dans les premières 36 heures suivant leur naissance et les souris doublement invalidées à l'âge adulte meurent au cours du traitement qui permet l'invalidation de Hnf-4[alpha]. Ces résultats indiquent que la double invalidation de Hnf-1[alpha] et de Hnf-4[alpha] au niveau de la muqueuse de l'intestin grêle est incompatible avec la survie des souris.

Les facteurs de transcription E2F sont impliqués dans différents processus physiologiques comme l'apoptose, la sénescence et la progression dans le cycle cellulaire par exemple. Des travaux antérieurs dans le laboratoire ont démontré que la localisation de E2F4 est dépendante du cycle cellulaire. Dans les cellules prolifératives de la crypte intestinale, E2F4 se localise au noyau alors que dans les cellules quiescentes ou différenciées, E2F4 est cytoplasmique. La localisation cellulaire de E2F4 est un élément important pour le contrôle de son activité transcriptionnelle. Nous avons analysé l'effet de l'expression nucléaire et constitutive de E2F4 dans un modèle de cellules épithéliales intestinales humaines normales (HIEC) pour en mesurer l'impact sur la prolifération et la survie cellulaire. Nous démontrons pour la première fois que E2F4 module l'expression de gènes associés à la régulation de la voie intrinsèque et extrinsèque de l'apoptose, un rôle qui lui était inconnu jusqu'à présent. Par interférence d'ARN, nous avons diminué les niveaux d'expression de p53, un gène au coeur de la régulation de l'apoptose. Nous avons observé que la mort cellulaire est significativement retardée. De plus, nous avons démontré que l'inhibition de l'activité des caspases ne prévient pas non plus la mort cellulaire. L'implication de mécanismes de mort cellulaire alternatifs p53 indépendants a été investiguée. Nos résultats démontrent que l'inhibition de l'activité des calpaïnes/cathepsines, de RIP, de la voie JNK, même en combinaison avec une réduction des niveaux de p53, ne font que retarder la mort cellulaire mais ne l'empêche jamais. Nos résultats indiquent que plusieurs mécanismes de mort cellulaire classiques (voies intrinsèque et extrinsèque) et alternatifs (ROS, autophagie, AIF) sont probablement activés par la surexpression nucléaire de E2F4 dans les cellules épithéliales intestinales. Nous avons aussi évalué l'importance de E2F4 dans le contrôle de la prolifération des cellules épithéliales intestinales humaines normales et cancéreuses. Nous avons observé un ralentissement important de la prolifération et une cinétique d'entrée en phase S ralentie pour les populations HIEC qui expriment des niveaux réduits de E2F4. Ce ralentissement est probablement attribuable à la modulation des niveaux d'expression autant en ARNm et en protéines de nombreux gènes régulateurs de la transition G1/S tels que c-myc, cdk2, les cyclines A et D ainsi que p21 et p27 notamment. L'impact majeur de E2F4 sur le contrôle de la transition Gl/S n'avait jamais encore été décrit dans la littérature. De plus, dans les lignées cellulaires cancéreuses colorectales, E2F4 est surexprimé et se localise préférentiellement dans le noyau. Cette observation est confirmée par l'utilisation d'une banque de tissus où nous avons constaté que dans 24 spécimens sur 30, E2F4 est surexprimé dans la tumeur par rapport au tissu normal et que E2F4 est surtout nucléaire Finalement, nous avons aussi diminué les niveaux d'expression de E2F4 par interférence à l'ARN dans les lignées cellulaires Caco-2/15 et HCT-116 pour en analyser l'impact sur la prolifération et la survie cellulaire. Dans les deux lignées, la réduction de l'expression de E2F4 induit un ralentissement de la prolifération significatif et elle réduit leur capacité à former des colonies en agar mou. Par ailleurs, la réduction des niveaux d'expression de E2F4 entraîne une entrée accélérée en sénescence cellulaire dans les cellules HIEC et induit l'apparition de caractéristiques liées à la sénescence dans la lignée cellulaire Caco-2/15 révélant ainsi un rôle insoupçonné de E2F4 dans le contrôle de la sénescence cellulaire. Pris ensemble, mes résultats démontrent que E2F4 est un acteur majeur du contrôle du cycle cellulaire, de la survie et de la sénescence cellulaire dans les cellules épithéliales intestinales humaines normales et cancéreuses.

Ladministration de spermine aux rats non sevrés, dans des conditions expérimentales précises, constitue un modèle détude de la maturation postnatale de lintestin grêle. Lanalyse des variations survenant au sein du protéome cellulaire, trois jours après lingestion de spermine, met en évidence des protéines impliquées dans le processus de maturation de lintestin grêle. La même étude, réalisée quelques heures après lingestion, précise la phase de desquamation cellulaire initialement observée. Les analyses effectuées révèlent que, six heures après le traitement des ratons à la spermine, la phase de desquamation touche à sa fin et lépithélium se régénère tandis que, dix-huit heures après ce traitement, les résultats indiquent un début de maturation des entérocytes, signalé, notamment, par lapparition, dans liléon, dune isoforme de la phosphatase alcaline, qui est spécifique de lépithélium intestinal mature. Des protéines impliquées dans la conformation de la chromatine et, par là, dans la régulation de lexpression de gènes spécifiques, sont identifiées six heures après lingestion de la polyamine. Devant la diversité des protéines identifiées trois jours après le traitement des animaux, nous nous sommes plus particulièrement intéressée à des modifications survenant au niveau de la cathepsine D et des enzymes du cycle de lurée. Des propriétés des enzymes de ce cycle sont effectivement modifiées lors de la maturation postnatale spontanée de lintestin grêle. Lors de lingestion de spermine, on observe des modifications au niveau de la transcription de gènes codant pour certaines de ces enzymes. Dans le cas de la cathepsine D, lexpression du gène codant pour lenzyme et lactivité de celle-ci sont diminuées dans les entérocytes de liléon suite à lingestion de spermine. Laction de cette polyamine a été reproduite, in vitro, à partir dune culture de cellules de tumeurs mammaires surexprimant le gène de la cathepsine D. Par ailleurs, nos résultats montrent que, dans certains cas, la spermine nagit pas au niveau de lexpression génique mais que des modifications post-traductionnelles des protéines sont à lorigine des variations dactivités enzymatiques observées, comme cest le cas de la phosphatase alcaline intestinale. Les protéines identifiées par lanalyse protéomique, et létude théorique de leur régulation, révèlent que plusieurs voies de signalisation intracellulaire sont affectées par lingestion de spermine : cette polyamine active la voie de signalisation faisant intervenir la PLC ainsi que celle dépendant des glucocorticoïdes. A linverse, la signalisation intracellulaire impliquant la PKA est inhibée. En conclusion, notre approche globale, considérant les protéines dont des propriétés varient de manière majeure dans les entérocytes de rats immatures soumis à laction de la spermine, ouvre plusieurs pistes pour des recherches futures ciblées. La poursuite des investigations, limitées cette fois à considérer une voie métabolique particulière ou des protéines spécifiques, conduira à une compréhension plus complète des modifications survenant dans les entérocytes du rat au moment du sevrage.

L'absorption intestinale de Cd, un métal toxique auquel la population générale est exposée par l'alimentation, a été largement étudiée mais aucune étude n'a considéré l'épithélium intestinal comme organe excréteur de Cd. Lors d'intoxications chroniques, le Cd circulant dans le sang pourrait être transporté à l'intérieur de l'entérocyte du côté basolatéral (BL). L'excrétion du Cd pourrait se faire par efflux du côté apical (AP) de l'entérocyte ou par accumulation du Cd dans l'entérocyte jusqu'à sa mort par apoptose lors du renouvellement de l'épithélium intestinal. L'objectif de notre étude a été de caractériser le transport de Cd du côté BL vers le côté AP en utilisant comme modèle in vitro les cellules TC7 cultivées sur filtres, un clone hautement différencié de la lignée enterocytaire humaine Caco-2. Les hypothèses suivantes ont été testées: 1) un transporteur de cations organiques (OCT1) pourrait transporter le Cd du côté BL; 2) un système de type MDR ou MRP pourrait être impliqué dans l'efflux AP de Cd. Nos résultats démontrent une stimulation de l'accumulation BL à pH 8,5 en milieu chlorure mais pas en milieu nitrate suggérant une implication d'OCT1 dans le transport des CdCIn²¯ⁿ mais pas du Cd²⁺. La cimetidine, un inhibiteur d'OCT1, a diminué de 37 % le transport de ¹⁰⁹Cd après 1h d'exposition à 0,5 µM de traceur. L'efflux AP de 30 min était inhibé de 19 % en présence d'inhibiteurs de MDR1 et MRP2, soient le vérapamil et le probenecid. Nos résultats suggèrent qu'OCT1 à la membrane BL ainsi que MDR1 et MRP2 à la membrane AP sont impliqués dans le transport de Cd dans les cellules TC7. De plus, la présence de Cd non radioactif dans le milieu d'efflux a stimulé l'efflux AP de ¹⁰⁹Cd. Ces résultats suggèrent l'implication d'un mécanisme de contre-échange différent de MDR1 et MRP2 qui sont strictement des mécanismes d'efflux. Notre étude a donc démontré que l'épithélium intestinal, tout comme le foie et les reins, pourrait jouer un rôle dans l'excrétion de Cd lors d'intoxications chroniques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Transport membranaire, Cd, OCT1, MRP2, MDR1, Basolatéral, Épithélium intestinal, Caco-2.

Thèse d'exercice : Pharmacie : Université de Nantes : 2005. / Bibliogr. f. 173-179 [120 réf.].

Le stress est impliqué dans le développement et l'exacerbation de diverses pathologies notamment au niveau intestinal. Les effets du stress dépendent de l'expression de neuromédiateurs spécifiques (CRF) et de leurs récepteurs. Notre étude porte sur la régulation et la fonction du CRF2 au niveau des entérocytes et des cellules tumorales coliques humaines. In vivo, nous avons montré que le stress et l'inflammation conduisent à l'augmentation de l'expression du CRF2 dans les colonocytes chez le rat. Dans les tumeurs, l'expression du CRF2 augmente avec le grade tumoral. In vitro, dans les cellules HT-29, l'activation du CRF2 induit une altération des jonctions adhérentes et des adhérences focales par la voie Src/ERK/FAK. Ces mécanismes sont responsables de la régulation de la perméabilité épithéliale et de l'augmentation de la migration des cellules tumorales. Ces travaux contribuent à la compréhension des mécanismes impliquant le stress dans le développement des pathologies intestinales. / Stress is involved in the initiation and the exacerbation of several diseases especially in the intestine. Stress effects depends on the expression of specific neuromediators (CRF) and there receptors. Our study is about regulation and function of the CRF2, a stress receptor expressed in human enterocytes and colorectal cancer cells. In vivo, we showed that stress and inflammation are responsible for the increased expression of the CRF2 in colon epithelial cells of rats. In tumors, the CRF2 expression is increased with the tumor. In vitro, in HT-29 cells, the CRF2 activation leads to the alteration of adherens junctions and focal adhesions by a Src/ERK/FAK pathway. These mechanisms are responsible for the regulation of epithelial cell permeability and the increased migration of tumor cells. This work contributes to the understanding of the pathways involved in the regulation of intestinal diseases by stress.

Les pathologies intestinales sont des maladies multifactorielles dont l’incidence ne cesse d’augmenter. Les maladies organiques regroupent les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin tel que la maladie de Crohn (MC) et les pathologies fonctionnelles digestives comprennent les différentes formes du syndrome de l'intestin irritable (SII). Ces pathologies présentes des caractéristiques communes comme des troubles du transit, des douleurs abdominales, un dysfonctionnement de la barrière intestinale et des modifications de la communication bidirectionnelle de l’axe intestin-cerveau et une altération de la composition du microbiote intestinal (dysbiose). Cette dernière peut être en partie associée à un déficit de production en peptides et protéines antimicrobiennes (PAMs) par les cellules de Paneth. Parmi les cibles thérapeutiques stratégiques, une réduction de la dysbiose dans le but de réduire l’état inflammatoire ou micro-inflammatoire de la muqueuse font aujourd’hui l’objet de différentes études. Ces traitements alternatifs montrent l’efficacité d’un régime nutritionnel adapté, d’un apport en probiotiques ou en prébiotiques sur le microbiote intestinal des patients MC et SII, et sur l’intégrité de leur barrière intestinale. Parmi les matrices alimentaires présentant une composition nutritionnelle intéressante proche du lait maternel humain, le lait d’ânesse (LA) contient également une forte teneur en PAMs (lysozyme). En parallèle, un observatoire économique et social de la filière asine commandité par l’Institut National Âne et Mulet fait le diagnostic d’une activité grandissante autour du LA chez les éleveurs français et montre, face à une concurrence italienne et chinoise importante, la nécessité d’une meilleure organisation de la filière via une meilleure valorisation du LA. L’objectif de cette thèse était d’évaluer un potentiel effet santé du LA et d’apporter des preuves scientifiques robustes pour permettre une meilleure valorisation de ce dernier. Ainsi, l’effet d’une consommation orale chronique de LA a été évalué sur deux modèles précliniques murins distincts : un modèle d’iléite expérimentale induite par une administration per os d’indométacine et un modèle de stress psychologique chronique (Water Avoidance Stress, WAS). Dans ce travail, le rôle clé de l’activité du lysozyme dans les effets observés a également été évalué. Des essais de traitements thermiques ont aussi été réalisés pour optimiser un barème de pasteurisation permettant de proposer un LA répondant aux normes réglementaires microbiologiques et sanitaires tout en conservant l’activité du lysozyme contenue dans le lait. Les travaux de cette thèse montrent que le LA possède des propriétés anti-inflammatoires se traduisant par une réduction significative des lésions inflammatoires macroscopiques et microscopiques de l’iléon. Cet effet est associé à une réduction de la dysbiose intestinale et normalise les niveaux de PAMs dans les cellules de Paneth drastiquement réduits lors de l’iléite. Dans le modèle WAS, le LA et la fraction contenant l’activité en lysozyme réduisent l’hypersensibilité viscérale, l’état micro-inflammatoire induites par le stress et restaurent les niveaux de PAMs dans les cellules de Paneth réduits par le stress. Un traitement thermique de 2 min/72°C permet d’augmenter la durée de vie du LA tout en conservant l’activité du lysozyme et ses propriétés santé sur la muqueuse intestinale chez la souris.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

Les homologues Bcl-2 constituent une famille de protéines structurellement apparentées qui jouent un rôle central dans la régulation de l'apoptose. Les mécanismes de régulation de l'apoptose entérocytaire sont peu connus. Afin de mieux comprendre cette régulation, le but de ce travail était d'analyser l'établissement des mécanismes de contrôles de l'apoptose entérocytaire au cours du développement de l'intestin humain. Pour ce faire nous avons étudié l'expression épithéliale des homologues Bcl-2 proapototiques (Bax, Bak et Bad) et anti-apoptotiques (Bcl-2, Mcl-1 et BCI-X L ), ainsi que la molécule associée anti-apoptotique Bag-1, le long de l'axe cryptevillosité et pour les différents segments (jéjunum, iléon et côlon) de spécimens foetaux humains âgés de 9 à 20 semaines de gestation. Dans un premier temps, afin d'analyser l'expression épithéliale des homologues Bcl-2 le long de l'axe crypte-villosité, nous avons effectué des immunofluorescences indirectes en utilisant des anticorps spécifiques pour les homologues étudiés. Dans un deuxième temps, afin d'analyser l'expression épithéliale des homologues Bcl-2, nous avons effectué des Western blots."--Résumé abrégé par UMI.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.