Des cadhérines à la quantification de l’adhérence intercellulaire

> L’adherence est une propriete physique qui avait impressionne Aristote 350 avant JC. Son observation a conduit recemment a determiner le mecanisme d’adherence absolument remarquable du coussin plantaire du gecko [1]. L’adherence cellulaire est un processus fondamental chez tous les organismes. Des la fin du XIXe siecle, les embryologistes se sont interesses aux mecanismes de reconnaissance et d’adherence intercellulaire. Plusieurs approches fondees sur des methodes de dissociation des tissus par la trypsine ont permis de mettre en evidence deux mecanismes d’adherence distincts entre cellules. Le premier, ne dependant pas du calcium, a conduit a la decouverte de la premiere molecule d’adherence intercellulaire NCAM, prototype des molecules d’adherence de la superfamille des immunoglobulines [2]. Le deuxieme mecanisme, dependant du calcium, est controle par une autre classe de recepteurs membranaires appeles cadherines classiques [3]. La E-cadherine a ete l’une des premieres cadherines identifiees. Elle est exprimee des les premiers stades du developpement et son expression devient importante dans tous les epitheliums. Aujourd’hui, le repertoire des cadherines s’est considerablement complexifie [4]. On distingue les cadherines classiques de type I qui comme la E-cadherine maintiennent une forte cohesion des cellules au sein des tissus et peuvent aussi intervenir dans le remodelage tissulaire ou de migration de cohortes cellulaires. Les cadherines classiques de type II, bien que ressemblant a celles de type I, sont au contraire tres souvent exprimees dans des tissus peu cohesifs ou de type mesenchymateux et aussi par des cellules isolees en migration. Les cadherines classiques sont composees d’une partie extracellulaire constituee de cinq domaines de type immunoglobuline, capable d’interagir avec une molecule identique portee a la surface de la cellule voisine. Elles possedent aussi un domaine transmembranaire et une region cytoplasmique capable de recruter des connecteurs au cytosquelette d’actine comme la βet l’α-catenine, et d’activer des cascades de signalisation cellulaire. Les cadherines sont bien plus que de simples « colles » cellulaires car l’activation du signal d’adherence dependant des cadherines controle la polarite et la forme des cellules, module l’expression genique et regule la proliferation, la survie et la differenciation cellulaire [5]. Plusieurs travaux suggerent que les cadherines de type II seraient moins adherentes que les cadherines de type I et ainsi leur expression plus compatible avec les remodelages et migrations cellulaires [6]. Il nous est donc apparu essentiel de quantifier par des methodes physiques le mecanisme d’adherence intercellulaire. L’objectif a court terme etant de mieux comprendre de quelle maniere un processus d’adherence se developpe; quelle est la contribution des differents connecteurs et en particulier en quoi les differentes cadherines conferent des interactions stables ou labiles. La comprehension de ce processus est essentielle dans l’etude de nombreux etats physiopathologiques. Nous avons utilise une technique derivee d’une methode developpee par E. Evans [7], et manipule des cellules individuelles en suspension par des micropipettes pour former des doublets adherents et determiner la force necessaire pour les separer (Figure 1A). Cette technique a l’avantage de permettre un controle parfait du temps de contact avant de proceder a la separation du doublet cellulaire. Elle permet ainsi d’analyser la cinetique de developpement de l’interaction en fonction du temps de contact et de determiner l’influence de nombreux parametres sur ce processus. Cette technique ne mesure pas la force d’interaction a l’echelle moleculaire entre recepteurs presents a la surface cellulaire ni la force d’adherence intercellulaire, toutes deux etant des concepts physiques errones. Une force ne peut d’ailleurs etre mesuree directement sur des proteines en interaction mais seulement un paysage energetique. La technique des micropipettes permet de mesurer la force necessaire pour separer des cellules en contact, dite force de separation, et utilisee comme un indicateur quantitatif de l’adherence intercellulaire. Lorsque des cellules qui expriment uniquement comme recepteurs d’adherence des E-cadherines sont mises en contact par les micropipettes, elles adherent tres rapidement. Apres quelques secondes, il est possible de mesurer une force de separation de quelques nanoNewtons (nN), qui augmente rapidement et lineairement avec le temps puis plus lentement jusqu’a obtention d’un plateau apres une heure de contact ou la force de separation, qui atteint 220 nN, n’evolue alors que tres peu en fonction du temps (Figure 1B). L’intensite de la force de NOUVELLE