Étude de la morphogenèse et de la différenciation épithéliale gastrique humaine à l'aide de la culture 3-D

Il est suggéré que les facteurs de croissance contrôlent la morphogenèse et la différenciation de l'épithélium gastrique humain étant donné qu'ils altèrent la prolifération cellulaire et les marqueurs de différenciation (mucines, zymogènes) de la muqueuse gastrique foetale en culture organotypique. Les protéines de la matrice extracellulaire qui agissent via les intégrines seraient aussi impliquées dans ces processus cellulaires puisque leurs expressions sont différentes le long de l'axe foveolus-glande en développement. L'objectif général de ce projet de recherche est d'établir l'influence des facteurs de croissance et des intégrines [alpha]2[bêta]1 et [alpha]3[bêta]1 sur la morphogenèse glandulaire gastrique à l'aide d'un nouveau système de culture 3-D. L'atteinte de cet objectif permettrait de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires contrôlant la morphogenèse et la différenciation des glandes gastriques humaines. Afin de répondre à cet objectif, une nouvelle technique permettant d'ensemencer des agrégats pluricellulaires de cellules gastriques humaines (NCI N87) dans une matrice de collagène-I a été développée. La morphologie des structures ainsi que l'expression des intégrines, des composantes de la membrane basilaire et l'un des marqueurs des cellules principales, la lipase gastrique, a été analysés après dix jours de culture en présence de différents facteurs de croissance: TGF[alpha], HGF et KGF, des anticorps neutralisants les sous-unités [alpha]2 et [alpha]3 des intégrines et des siRNAs contre ces sous-unités d'intégrines. Les cellules cultivées dans le gel de collagène-I, en condition contrôle, s'organisent spontanément en sphéroïdes entourant une lumière et acquièrent leur polarité épithéliale dès le troisième jour. La cadhérine-E et les ZO-1 s'associent respectivement aux contacts latéraux et aux jonctions serrées en formation. L'expression minimale du collagène-IV et des laminines-2,-5,-10 illustre l'absence de membrane basilaire structurée. Les sous-unités [alpha]2 et [alpha]3 des intégrines sont exprimées dans les cellules épithéliales polarisées et un faible niveau de lipase gastrique est détecté dans leur cytoplasme. En présence de divers facteurs de croissance, nous avons observé qu'il y avait modulation des évènements précoces de la morphogenèse des sphéroïdes. Le TGF[alpha] stimule la migration cellulaire, le HGF favorise la kystogenèse alors que le KGF stimule la ramification des structures. Finalement, il a été démontré que la neutralisation de la sous-unité [alpha]2 des intégrines inhibe la morphogenèse. Cet effet a également pu être confirmé par la présence d'un siRNA contre cette même sous-unité. Par contre, la neutralisation de la sous-unité [alpha]3 des intégrines a permis d'induire l'expression de la lipase gastrique et son accumulation dans des granules de sécrétion en plus de provoquer la redistribution de l'intégrine [alpha]2[bêta]1 au pôle basal des cellules. Cette neutralisation a donc permis d'induire la différenciation zymogénique recherchée. Cependant, ces résultats n'ont pu être confirmé par la présence d'un siRNA contre la sous-unité [alpha]3. La perte d'une partie de l'expression de cette intégrine altère la morphogenèse des sphéroïdes. Ces travaux démontrent pour la première fois la possibilité d'induire la morphogenèse de glandes gastriques en culture 3-D. Les résultats suggèrent une coopération entre les facteurs de croissance et certaines intégrines dans les processus cellulaires et moléculaires de régulation de la morphogenèse et de la différenciation fonctionnelle des glandes gastriques humaines