L'épithélium, un tissu constitué de cellules étroitement juxtaposées, forme les glandes et recouvre la surface externe du corps humain ainsi que ses cavités internes, comme les poumons ou les intestins. Il existe différents types d'épithélium, selon les surfaces qu'ils recouvrent et les fonctions qu'ils remplissent. Ces tissus sont soumis à de multiples types d'étirements mécaniques, tels que ceux causés par le passage de la nourriture ou le remplissage d'une vessie. L'apport mécanique influence fortement la prolifération et la différenciation des cellules épithéliales, qu'ils soient sains ou cancéreux, mais les processus sous-jacents restent mal compris. Chercheurs à l'Université de Genève (UNIGE), La Suisse, ont découvert que les protéines Zonula Occludens-1 et -2 (ZO-1 et ZO-2), qui contribuent à l'étanchéité de l'épithélium, perçoivent ces signaux physiques et activent différentes réponses cellulaires en conséquence.

Publié dans la revue Biologie actuelle , ces résultats révèlent un nouveau processus par lequel les forces mécaniques peuvent réguler la structure de l'épithélium, leur équilibre dynamique et l'établissement de barrières tissulaires. L'inhibition ciblée de ZO-1 dans les tumeurs pourrait donc être une piste à explorer, étant donné son rôle probable dans la prolifération des cellules cancéreuses.

Cellules épithéliales, qui sont reliés entre eux par des jonctions intercellulaires, un réseau de protéines plus ou moins densément assemblées, composent les glandes et recouvrent les cavités et la surface du corps. Ces cellules peuvent par exemple absorber de l'eau et des solutés dans les reins, sécrètent du lait dans les glandes mammaires ou résistent aux contraintes mécaniques lors du remplissage et de la vidange de la vessie. Comprendre le fonctionnement des cellules épithéliales est un enjeu majeur, à la fois dans des conditions saines et cancéreuses, car la majorité des tumeurs se développent à partir de cellules épithéliales.

Un squelette cellulaire flexible

« Les forces mécaniques exercées sur ces cellules influencent leur comportement, en les incitant par exemple à proliférer pour réparer une blessure, ou pour former une structure tridimensionnelle telle qu'une glande", explique Sandra Citi, professeur au Département de biologie cellulaire de la Faculté des sciences de l'UNIGE.

Les protéines ZO-1 et ZO-2, qui font partie des jonctions intercellulaires, sont également en contact avec le cytosquelette, le réseau de filaments contractiles qui donnent forme à la cellule. Les biologistes de l'UNIGE, en collaboration avec des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et de l'Université nationale de Singapour, se sont demandé si ces protéines jouaient un rôle dans la transmission des signaux mécaniques, conduisant par exemple à une modification de la prolifération cellulaire.

Séquestrer un facteur clé à la demande

Dominique Spadaro, chercheur à l'UNIGE et premier auteur de l'étude, détaille les résultats :« ZO-1 prend des conformations différentes en fonction de la tension exercée par le cytosquelette, comme un ressort flexible. Lorsque le cytosquelette est tendu, cette traction s'étend sur ZO-1, qui va séquestrer un facteur essentiel à la multiplication cellulaire. Inversement, suite à une blessure par exemple, ZO-1 se desserre et libère ce facteur afin que les cellules prolifèrent à nouveau pour réparer la lésion."

Selon l'organisation du cytosquelette et la tension qu'il exerce, ZO-1 et ZO-2 travaillent ensemble pour stabiliser les facteurs qui régulent l'expression des gènes, prolifération cellulaire et étanchéité épithéliale, ainsi que la capacité de l'épithélium à s'organiser en structures tridimensionnelles. ZO-1 et ZO-2 sont également susceptibles de jouer un rôle dans la prolifération des cellules cancéreuses, sensibles aux forces mécaniques de leur environnement. Le développement de molécules capables de les inhiber au sein des tumeurs pourrait donc être un atout pour lutter contre les malignités.