Jonctions serrées

Les jonctions serrées sont des structures qui associent deux cellules adjacentes d’une façon très étroite entraînant une résistance électrique trans-endothéliale élevée et une faible perméabilité paracellulaire avec une sélectivité de taille et de charge. (Abbott et al., 2006; Zihni et al., 2016) Les jonctions serrées endothéliales, contrairement à celle de l’épithélium, sont mal définies dû au fait qu’elles sont chevauchantes avec les jonctions adhérentes le long du contact inter-

endothélial (Figure 6). Ce type de jonctions se compose d’un complexe hétérogène de familles

protéiques. Les plus connues sont : l’occludine, la claudine, les molécules d’adhérences jonctionnelles (Junctional Adhesion molecules : JAMs).

Figure 6. Di spos itio n des jonct ions serrées et adhérentes dans les cellules endo thélia les.

Figure 6. Disposition des jonctions serrées et adhérentes dans les cellules endothéliales. Photographie d’une observation microscopique d’immunomarquage de jonctions endothéliales : VE- cadhérine (marqueur de jonctions adhérentes en vert), ZO-1 (marqueur de jonctions serrées en rouge). Les jonctions inter-endothéliales serrées et adhérentes ne sont pas distinctes à cause du chevauchement entre les deux structures comme illustré dans le schéma à gauche. Modifiée à partir de (Harris and Nelson, 2010; Zihni et al., 2016)

3.1. L’occludine

L'occludine possède deux boucles extracellulaires, quatre domaines transmembranaires et deux extrémités C- et N-terminales cytoplasmiques. Les boucles extracellulaires de l’occludine de deux cellules voisines se rejoignent directement et contrôlent la perméabilité endothéliale. L’extrémité C-terminale de l'occludine est liée aux filaments d’actine du cytosquelette via des protéines adaptatrices telle que les ZO notamment ZO-1, ZO-2 et ZO-3. (Furuse, 2010; Wallez

and Huber, 2008). La phosphorylation de l’occludine affecte la structure des jonctions serrées

et régule la perméabilité paracellulaire. La perturbation des jonctions serrées induite par le facteur de croissance Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) est due à la phosphorylation

32 de l’occludine sur le résidu sérine S490 favorisant son ubiquitinylation, augmentant ainsi la perméabilité vasculaire. (Murakami et al., 2012)

3.2. Les claudines

La famille des claudines a la même structure que celle de l’occuldine mais sans aucune

similarité de séquences. Les parties extracellulaires des claudines de deux cellules adjacentes forment un polymère et régulent le passage des solutés à travers la barrière endothéliale. Grâce à un motif d’acide aminé Tyrosine-Valine (YV), l’extrémité cytoplasmique C-terminale interagit avec plusieurs protéines adaptatrices, comme ZO-1, ZO -2 et ZO-3 et Multi-PDZ

Protein 1 via leurs domaines postsynaptic density-95/disc large protein and ZO-1 (PDZ) qui

assure une interaction avec le cytosquelette. (Lal-Nag and Morin, 2009; Morita et al., 1999) Environ 27 membres de la famille des claudines seraient présents chez l’Homme. Les claudines- 1, -2, -3, -5, -12 et -15 ont été identifiées dans l’endothélium vasculaire de certains organes.

(Mineta Katsuhiko et al., 2011; Morita et al., 1999)

La claudine-5 est la plus connue comme étant spécifique à l’endothélium. (Mineta Katsuhiko

et al., 2011; Morita et al., 1999) Nitta et al. ont montré que les souris déficientes en claudine-

5 (claudine-5-/-) ne présentent aucun défaut morphologique ou fonctionnel du système

vasculaire embryonnaire et mettent en évidence par microscopie électronique que les jonctions serrées sont bien présentes. Cependant, ces souris présentent une augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour les petites molécules, menant à la mort post-natale. Les jonctions serrées chez ces souris, sont constituées majoritairement de claudine-12 connue pour sa fonction de filtre de molécules d’un poids moléculaire supérieur à 800Da, expliquant l’augmentation de perméabilité aux petites molécules dans ce modèle expérimental. (Nitta et al., 2003)

D’autre part, il a été montré que claudine-5 inhibe la perméabilité endothéliale vasculaire en régulant la prolifération et la migration cellulaire. Ainsi, la surexpression de la claudine-5 dans les cellules endothéliales vasculaires du cerveau entraîne une diminution de la perméabilité paracellulaire accompagnée d’une diminution des taux de migration cellulaire et une augmentation de la prolifération cellulaire. (Ma et al., 2017)

3.3. Les molécules d'adhérence jonctionnelle

Les molécules d'adhérence jonctionnelle (JAMs) appartiennent à la superfamille transmembranaire des immunoglobulines (IgSF). Elles sont constituées de deux domaines

33 extracellulaires, un domaine transmembranaire et une courte extrémité cytoplasmique. La famille des JAMs est actuellement composée de plusieurs membres dont JAM-A, -B, -C, JAM-

4, endothelial cell-selective adhesion molecule (ESAM) et de coxsackie adenovirus receptor

(CAR) qui se localisent au niveau intercellulaire. Certaines d’entre elles comme JAM-A étant

directement impliquées dans la migration trans-endothéliale des leucocytes. (Furuse, 2010;

Zhang and Lei, 2016)

JAM-B (aussi appelée VE-JAM) a une distribution restreinte aux cellules endothéliales de différents vaisseaux, mais surtout dans les veinules endothéliales hautes (HEVs), qui sont des portes d'entrée dans les tissus lymphatiques pour les lymphocytes transportés par le sang. JAM- A et JAM-C ont une plus large distribution que JAM-B. Elles sont exprimées par un large nombre de cellules notamment les plaquettes, les leucocytes et les cellules endothéliales vasculaires, y compris les HEVs ainsi que les cellules endothéliales lymphatiques. Les JAMs essentiellement les JAM-A possèdent un motif de liaison au domaine PDZ, à travers lequel elles peuvent se lier à d'autres protéines de jonction serrées contenant un domaine PDZ, comme la protéine ZO-1, Partitioning defective 3 homolog (PAR-3) et Afadin 6 (AF-6). (Bazzoni, 2003;

Zhang and Lei, 2016)

Les domaines extracellulaires de l’ensemble des JAMs forment des interactions homotypiques. Par contre, JAM-B avec JAM-C sont les seules qui peuvent former une interaction hétérotypique. Les JAMs interagissent également avec les intégrines. Par exemple JAM-A interagit avec l’intégrine αLβ2. Ce type d’interactions permet des associations de cellules hétérotypiques par exemple entre les cellules endothéliales et les leucocytes. De ce fait, les JAMs jouent un rôle important dans de la migration trans-endothéliale vers les sites inflammatoires. L'inflammation des tissus peut induire la redistribution des JAMs sur le côté luminal des cellules endothéliales, entraînant une augmentation de l'arrêt des leucocytes sur la couche endothéliale, suivie d'une migration trans-endothéliale accrue. (Hintermann et al., 2016) Les molécules d'adhérence jonctionnelle classiques JAM-A, JAM-B et JAM-C régulent la perméabilité vasculaire, la polarité cellulaire ainsi que le recrutement et la migration trans- endothéliale des leucocytes dans les tissus inflammatoires. Par exemple, les souris dont le gène codant pour JAM-A a été invalidé, présentent non seulement une forte perméabilité intestinale mais également une augmentation de l’inflammation. (Severson and Parkos, 2009)

34 De plus, ces 3 protéines transmembranaires (occludines, claudines, JAMs) s’associent avec des protéines cytosoliques telle que la famille Membrane-Associated GUanylate Kinase (MAGUK) dont ZO-1 est le membre le plus connu. ZO-1 peut interagir directement avec l’actine comme elle peut interagir avec des protéines liant l’actine comme l’α-caténine, α-actinine ou la vinculine. Dans les vaisseaux de faible diamètre, ZO-1 est présente dans les jonctions serrées et dans les jonctions adhérentes. (Furuse, 2010)

Les jonctions serrées sont stabilisées par les jonctions adhérentes. Il est même admis qu’il existe

une interconnexion entre les deux types de jonctions. L’organisation des jonctions serrées a été altérée après un blocage des jonctions adhérentes dans les cellules épithéliales. (Dejana, 2004;

Dejana et al., 2008) De plus, l’expression de la VE-cadhérine et son regroupement aux niveaux

des jonctions sont un prérequis pour l’expression de la claudine-5. Ainsi, il a été montré que le taux d’expression de la claudine-5 est très élevé dans une lignée de cellules endothéliales surexprimant la VE-cadhérine par rapport au contrôle. Ces résultats ont été confirmés dans des cellules endothéliales dont le gène de la VE-cadhérine a été invalidé. (Taddei et al., 2008)