Différenciation des cellules intestinales impliquées dans la

secrétion

Les quatres principaux types de cellules

• Villosité: cellules absorbantes, cellules en gobelet, cellules enteroendocrines

• Crypte: cellules en gobelet, cellules enteroendocrines, cellules de Paneth

entérocytes

• Role de la matrice extracellulaire• L’introduction de l’expression de E-cadhérine

dans des cellules des cryptes intestinales induit des changements profonds dans la physiologie des entérocytes. Mais l’expression de la E-cadhérine n’est pas suffisante pour induire la différenciation.

• rôle des cki

Et les autres cellules épithéliales de l’intestin?

Devenir d'une cellule souche

Auto-renouvellementCellule souche

Spécification(absorbtion ou secretion?)

Tris(rester dans les cryptes ou migrer?)

Différenciation

MORT

Requirement of Math-1for secretory cell lineage commitment in the mouse intestine

• Yang et col. Science (2001) vol 294 2155-21-58

J7.5 J20

But de l’article:rôle de math-1 dans la spécification

• Math-1: facteur de transcription; homologue chez les mammiferes de Drosophilia atonal gene. Appartient a une famille de gènes comme NGN3, BETA/2

• Math-1 est exprimée dans l’intestin

• Elle est impliquée dans la différenciation neuronale.

• Invalidation de Math-1 (souris Math-1 -/-): analyse du phenotype des cellules intestinales.

• Souris Math-1-lacZ :la région codante est remplacée par le gène de la beta galactosidase (le gène est sous le contrôle du promoteur math-1)

• Expression de lacZ/math-1 mime l’expression endogène

• Homozygotes: mort juste après la naissance

• Hétérozygotes: viables

• Analyse à J18.5 et à l’age adulte

Expression de math-1J18.5

ileon

colon

cellules positivesA: dans dispersées dans les villosités et dans l’épithélium intervillositaireC: cryptes du colon

Math1-gal/+

adulte

jejunum

Math1-gal/+

colon

Cellules en gobelet

Cellules de paneth

Base des cryptes

conclusion

• chez l’adulte, l’expression de lacZ dans les cryptes adultes suggère que math-1 aide a l’initiation de la cytodifférenciation des cellules épithéliales

Invalidation de math-1 (J18.5)

• A et B : coloration eosine-hematoxyline

• C-D coloration au bleu alcyan (cellules en gobelet)

• E-F: marquage de la sérotonine.

normal Null mice

conclusion

• L’invalidation de math-1 inhibe l’apparition de cellules en gobelet et de cellules enteroendocrines (pas de marquage de la serotonine ni d’autres marqueurs de cellules endocrines)

Microscopie electronique

• Absence de cellules en gobelet

Expression de la cryptdin(RT-PCR)

• Localisation: math-1 (bleu) et Ki-67 marqueur de prolifération (cellules souches et cellules progénitrices)

• Pas de colocalisation

ileonduodenum

conclusion

• Aucune cellule positive pour Ki-67 n’exprime math-1.

• Les progeniteurs qui n’expriment pas math-1 permettent la formation des enterocytes

• Les progéniteurs exprimant math-1 permettent la formation des cellules secretrices.

• La deletion de math-1 empeche la differenciation des cellules secretrices

Notch et differenciation

• Des membres de la signalisation notch (mash-1, neurogenin3, neuro D, Hes-1 sont impliqués dans la differenciation des cellules endocrines (pancreas,…)

• La deletion de Hes-1 entraîne une augmentation des cellules en gobelet et des cellules enteroendocrine et une augmentation de math-1, neuroD, delta-1, delat-3,…)

• Qu’en est il dans ce modele?

Expression de math-1 et expression des composants de la signalisation notch

conclusion

• L’invalidation de Math-1 entraîne une baisse d’expression de neuroD et de delta 3. Les autres molecules ne sont pas affectées.

• Math-1 a un effet positif sur la signalisation notch (delta3)

conclusion

NotchAugmente HesInhibition de math-1

Différenciation des cellules enteroendocrines

• Neurogenin3 is differentially required for endocrine cell fate specification in the intestinal epithelium

• Jenny et al

• Embo J (2002) 21, 6338-6347

• Neurogenines: facteurs de transcription impliqués dans la differenciation (neuronale, pancreas,…)

• Rôle de ngn3 dans l’intestin?

•

Hybridation in situ

• J12.5: cellules isolées ++ dans l’endoderme,

• E15.5: presence du duodenum au colon

• Adulte: ARN et protéines dans le compartiment prolifératif des cryptes (cellules BRDU positives)

ntestin

ancreas

protéine

Activité intestinale du promoteur ngn3

• Activité dans les cryptes et un peu dans les villosité

•

J12.5 adulte

Double marquage

• Rouge betagal

• Vert PCNA (proliferation)

• Bleu beta-gal (ngn3)

• Marron: chromogranine (cellules enteroendocrines)

Colocalisation: les cellules enteroendocrines dérivent des cellules progenitrices exprimant ngn3?

• Il existe une correlation entre ngn3 et la differenciation des cellules enteroendocrines.

• Invalidation de ngn3…

Invalidation ngn3

conclusion

• Pas de difference morphologique ni histologique: présence de crypte, villosités,..

• Pas de cellules endocrines dans les souris ngn3-

• Pas de differenciation si ngn3 est absente.

Effet sur l’expression de Math-1 et neuro D

• Math-1: specification de secretion

• neuroD, differenciation terminale des cellules endocrines

• Pas d’effet sur math-1

• La délétion de ngn3 abolit l’expression de neuroD

conclusion

• Math-1 agit en amont de ngn3 (pas d’eefet de ngn3 sur math-1) dans le lignage des cellules endocrines

• NeuroD agit en aval (apres l’expression de ngn3)

Ngn3 et lignage non enteroendocrine

Activité lactase

Acide periodique de schiff (gobelet)

paneth

conclusion

• Ngn3 n’a pas d’effet sur le lignage des autres cellules.

•

conclusion

Souris hes-/-