Fiche de révision : Jonctions, matrice et migration cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation des tissus et de la MEC
2. Polarité et jonctions épithéliales
3. Mécanosensibilité cellule-matrice
4. Machinerie de la migration cellulaire
5. Migration expérimentale et collective
6. Transition épithélio-mésenchymateuse
7. Invadosomes et dégradation matricielle
8. Rôles biologiques de la TEM

📖 1. Organisation des tissus et de la MEC

🔑 Notions clés & Définitions

• Matrice extracellulaire : Contient une substance fondamentale, des protéoglycanes formés de glycosaminoglycanes associés à des protéines, des protéines fibreuses comme les collagènes et l’élastine, ainsi que des glycoprotéines organisatrices à domaines multiples comme la fibronectine et la laminine.

★ À maîtriser

📌 L’épithélium est constitué de cellules jointives et fortement adhérentes, adhère à la matrice extracellulaire par la lame basale, présente une polarité apico-basale, est dépourvu de vascularisation et contient peu de matrice extracellulaire.

📌 Le tissu conjonctif contient une matrice extracellulaire abondante, présente peu ou pas d’adhésion intercellulaire ni de polarité apico-basale, et permet la migration cellulaire.

Compléments

• Les principaux dispositifs jonctionnels sont:
  • les jonctions serrées
  • les jonctions adhérentes
  • les jonctions communicantes
  • les desmosomes
  • les contacts focaux
  • les hémidesmosomes

💡 Astuce mémo

Épithélium jointif et polarisé, tissu conjonctif matriciel et migrateur

📖 2. Polarité et jonctions épithéliales

🔑 Notions clés & Définitions

• Programme de polarité épithéliale : Répond aux contacts cellulaires et à la matrice extracellulaire en établissant un axe apico-basal, des jonctions intercellulaires, un cytosquelette réorganisé et un trafic intracellulaire polarisé.
• Mécanotransduction jonctionnelle : Convertit une force mécanique en changement de structure de la jonction puis en changement de forme cellulaire et d’organisation tissulaire grâce au couplage cadhérines–caténines–actine–myosine.

★ À maîtriser

📌 Les complexes PAR et Crumbs favorisent l’identité apicale, tandis que le complexe Scribble favorise l’identité basolatérale, et leur antagonisme maintient une frontière stable entre ces domaines.

• 🔄 La polarité épithéliale se met en place par: le recrutement de Par3 et de l’E-cadhérine, l’activation de Par6-aPKC et le recrutement de Pals1, la phosphorylation de Par3 par aPKC, la stabilisation de Crumbs et l’exclusion réciproque des domaines

Compléments

• 🔄 Le remodelage jonctionnel implique: l’activation ou la désactivation rapide des composants, leur diffusion latérale, leur trafic membranaire par internalisation et recyclage

💡 Astuce mémo

Par3 construit, aPKC déplace, Crumbs stabilise

📖 3. Mécanosensibilité cellule-matrice

★ À maîtriser

• La matrice extracellulaire varie par sa composition, sa rigidité et sa topographie, et ces propriétés constituent des signaux mécaniques pour les cellules.

• Les interactions entre cellules et matrice extracellulaire sont principalement médiées par les intégrines, qui relaient des signaux moléculaires et mécaniques et existent sous des formes actives ou inactives.

• Sous l’effet de forces de traction, les intégrines activées s’assemblent et se regroupent en plaques d’adhésion focales qui organisent les microfilaments, recrutent des kinases et assurent la mécanotransduction.

• Une force mécanique ouvre la taline, expose son site de liaison à la vinculine et permet le recrutement de la vinculine, ce qui renforce la connexion entre l’intégrine et l’actine.

Compléments

• Les 24 types d’intégrines résultent de la combinaison de 18 chaînes α et de 8 chaînes β.

• Les signaux mécaniques sont transmis vers le noyau par le cytosquelette, le complexe LINC et les lamines, et peuvent activer des facteurs de transcription mécanosensibles comme YAP.

💡 Astuce mémo

Force mécanique → taline ouverte → vinculine recrutée

📖 4. Machinerie de la migration cellulaire

📝 Points essentiels

📌 La migration mésenchymateuse et la migration amiboïde sont deux types de migration cellulaire en trois dimensions qui varient selon le type cellulaire, les propriétés de la matrice et l’environnement intra- ou extracellulaire.

• La migration cellulaire repose sur la polymérisation de l’actine à l’avant, la formation de fibres de stress et l’action de la myosine pour contracter et déplacer le corps cellulaire.

📌 Le complexe Arp2/3 forme des réseaux d’actine branchée, tandis que les formines forment des filaments d’actine linéaires.

• Rho favorise la formation des fibres de stress et de l’actomyosine, Rac celle des lamellipodes, et Cdc42 celle des filopodes.

• 🔄 Les étapes de la migration comprennent: l’extension du lamellipode par Rac-GTP et Arp2/3, l’adhésion du lamellipode au substrat, la contraction de la cellule, le détachement arrière par endocytose des intégrines, la dégradation ou le recyclage des intégrines vers l’avant

💡 Astuce mémo

Rac pousse, Cdc42 explore, Rho contracte

📖 5. Migration expérimentale et collective

★ À maîtriser

• Au cours de la migration, les intégrines sont continuellement internalisées, transportées puis recyclées, tandis que l’actine fournit les forces, les microtubules assurent la polarité et le trafic, et les filaments intermédiaires contribuent à la résistance mécanique et à l’intégrité des organites.

📌 Lors d’une migration collective, les cellules leaders se trouvent à l’avant du groupe et les cellules followers les suivent.

Compléments

• Les approches expérimentales de la migration comprennent: la cicatrisation cellulaire in vitro, l’étude de cellules individuelles en deux dimensions, les études ex vivo, la microfluidique, les modèles de migration en matrice tridimensionnelle

• En matrice tridimensionnelle, l’organisation du réseau d’actine sous-membranaire implique Arp2/3, les formines et les protéines Ena/VASP.

• Listeria monocytogenes utilise la dynamique de l’actine pour se déplacer dans le cytoplasme, s’échapper d’une cellule et coloniser la cellule adjacente.

💡 Astuce mémo

Cellule leader devant, cellule follower derrière

📖 6. Transition épithélio-mésenchymateuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Transition épithélio-mésenchymateuse : Processus biologique par lequel une cellule épithéliale acquiert un phénotype mésenchymateux.

📝 Points essentiels

📌 La TEM et la transition mésenchymato-épithéliale sont réversibles et forment un continuum d’états intermédiaires comprenant des transitions partielles.

• 🔄 Les étapes de la TEM comprennent: la perte des jonctions intercellulaires, la réorganisation du cytosquelette, la dégradation de la matrice extracellulaire, l’acquisition de la mobilité et de la migration, une résistance accrue à la sénescence et à l’apoptose

• La TEM est fondamentale au cours du développement embryonnaire et de la régénération tissulaire, mais sa dérégulation intervient dans certains cancers et dans la fibrose.

💡 Astuce mémo

Jonctions perdues, cytosquelette réorganisé, matrice dégradée, migration

📖 7. Invadosomes et dégradation matricielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Invadosome : Structure cellulaire qui dégrade localement la matrice extracellulaire grâce à l’action combinée d’Arp2/3, des formines et d’enzymes protéolytiques.

★ À maîtriser

📌 Les podosomes sont notamment présents dans les macrophages, les cellules endothéliales et les ostéoclastes, tandis que les invadopodes sont caractéristiques des cellules cancéreuses.

• La famille des métalloprotéases comprend 23 peptidases dont l’activité dépend du Zn2+ et qui coupent des liaisons peptidiques dans des protéines comme la laminine, le collagène et la fibronectine.

Compléments

• Les invadosomes apportent localement:
  • des cathepsines
  • des sérine-protéases
  • des métalloprotéases

📌 Les métalloprotéases sont synthétisées sous forme inactive et comprennent des MMP sécrétées ainsi que des MMP ancrées dans la membrane, appelées MT-MMP.

📖 8. Rôles biologiques de la TEM

★ À maîtriser

• Les facteurs de transcription activés au cours de la TEM sont:

  • Snail/SNAI1
  • Slug/SNAI2
  • ZEB1
  • ZEB
  • TWIST

• La TEM intervient dans:

  • l’embryogenèse
  • la régénération tissulaire
  • la fibrose
  • la progression des cancers
  • la dissémination métastatique des cancers

Compléments

• Les crêtes neurales donnent notamment:

  • des neurones
  • des cellules gliales
  • des mélanocytes
  • des cellules de la médullosurrénale
  • du cartilage
  • de l’os
  • du muscle lisse
  • des adipocytes

• Dans l’expérience présentée, l’inhibition de TWIST par siRNA réduit le nombre de nodules métastatiques pulmonaires de 105 ± 14 à 14 ± 2.

• Le syndrome de Waardenburg de type 1 est associé à des mutations du facteur de transcription PAX3 localisé en 2q37, se transmet sur un mode autosomique dominant et présente une surdité neurosensorielle dans 60 % des cas.

💡 Astuce mémo

TEM dérégulée → invasion tumorale et fibrose

📊 Tableaux de synthèse

Principaux régulateurs de la migration

Structures de dégradation matricielle