La voie Wnt/β-caténine

Les facteurs de croissance de la famille des Wnts sont des glycoprotéines surtout sécrétées par les cellules mésenchymateuses, mais aussi par les cellules épithéliales notamment les cellules de Paneth. Les Wnts sont capables d’activer plusieurs voies de signalisation intracellulaire dont la voie canonique (dépendante des facteurs TCF/LEF (T cell factor/lymphocyte enhancer factor)) et les voies non-canoniques (indépendantes des facteurs TCF/LEF et impliquant la mobilisation du calcium, l'activation de la PKC, de CamKII et des petites GTPases Rho et Rac) (Miller, 2002).

La voie Wnt/β-caténine, ou voie canonique, inactive en absence de facteurs Wnts (Wnt1, Wnt3a et Wnt8), entraîne la dégradation de la β-caténine non liée à la E-cadhérine grâce au complexe formé des protéines d'échafaudage APC (adenomatous polyposis coli) et AXINE1 ainsi que des kinases GSK3β (glycogen synthase kinase 3 β) et CKIα (casein kinase I). La kinase CKIα phosphoryle en premier la β-caténine sur la S45 puis la kinase GSK3β phosphoryle les résidus T41, S37 et S33, permettant une reconnaissance par la βTrCP résultant en l'ubiquitination et en la dégradation de la β-caténine par le protéasome (Amit et al., 2002; Hart et al., 1999; Rubinfeld et al., 1996). Dans le noyau, les facteurs

TCF/LEF sont liés au corépresseur Groucho inhibant l'expression des gènes cibles de cette voie de signalisation (Roose et al., 1998). Toutefois, suite à la liaison de Wnt avec les récepteurs Frizzled et les corécepteurs LRP5/6 (low-density lipoprotein receptor-related protein), le complexe de dégradation est désassemblé et la β-caténine n'est donc plus phosphorylée et dégradée. Il y a alors une accumulation de β-caténine qui peut transloquer au noyau, lier les facteurs de transcription TCF/LEF (principalement TCF4 dans l’intestin) et permettre la transcription de ces gènes cibles tels que la CCND1 (cycline D1) (Tetsu et McCormick, 1999) et C-MYC (He et al., 1998) (Schéma 4A).

Dans l'intestin grêle, l'expression de Wnt3, Wnt6 et Wnt9b est présente dans le fond des cryptes, tandis que dans le côlon, seulement Wnt6 et Wnt9b sont détectés. Les récepteurs Frizzled 5, 6, et 7 ainsi que des corécepteurs LRP5 et 6 sont exprimés par les cellules épithéliales de la crypte (Gregorieff et al., 2005). La voie Wnt/β-caténine joue ainsi un rôle essentiel dans l'intestin à plusieurs niveaux: dans la prolifération des cellules souches et progénitrices, dans la migration et la localisation des cellules épithéliales le long de l'axe crypte-villosité ainsi que dans la détermination et la différenciation des cellules de Paneth (Scoville et al., 2008).

Plusieurs modèles murins démontrent que l'activation de la voie Wnt/β-caténine est indispensable au maintien du compartiment prolifératif de l'intestin. Par exemple, les souris n'exprimant pas le facteur de transcription Tcf4 meurent rapidement après la naissance puisque l'espace intervillositaire, soit la région précurseure des cryptes contenant normalement les cellules prolifératives, est remplacé par des cellules non-prolifératives (Korinek et al., 1998). Aussi, l'expression ectopique de Dkk1 (Dickkopf-1), un antagoniste du corécepteur LRP6 (Ahn et al., 2011), entraîne une diminution drastique de la prolifération cellulaire résultant en une perte des cryptes intestinales (Pinto et al., 2003). À l'inverse, une suractivation de la voie Wnt/β-caténine, par la perte d'expression d'Apc dans les cellules épithéliales intestinales, entraîne une hyperprolifération cryptale (Andreu et al., 2005).

La voie Wnt/β-caténine contrôle aussi l'expression des récepteurs EphB2 et EphB3 ainsi que des ligands éphrine B1 et éphrine B2. Chez la souris, la délétion de l'EphB2 et de l'EphB3 entraîne une mauvaise localisation, respectivement, des cellules progénitrices et

Schéma 4: Les voies de signalisation régulant la prolifération et la détermination cellulaires.

(A) La voie Wnt/β-caténine est inactive en absence de facteurs Wnts, ce qui entraîne la dégradation de la β-caténine via un complexe formé des protéines d’échafaudage APC et AXINE1 ainsi que des kinases GSK3β et CKIα. En présence de Wnts, le complexe de dégradation est désassemblé, ce qui permet une accumulation de la β-caténine qui peut alors transloquer au noyau, se lier aux facteurs de transcription TCF/LEF pour permettre la transcription des gènes cibles. (B) La voie MAPK ERK1/2 est activée principalement par les facteurs de croissance classiques ainsi que par des hormones, des cytokines et des produits bactériens. Les facteurs de croissance lient des récepteurs à activité tyrosine kinase ce qui entraîne l'activation de la petite protéine G RAS. RAS va activer la kinase RAF qui va phosphoryler et activer MEK1 et MEK2 qui, à leur tour, vont phosphoryler et activer ERK1 et ERK2. (C) La voie Notch s'active suite à la liaison du récepteur Notch avec son ligand ce qui entraîne une série de clivages protéolytiques par des enzymes, comme la γ-sécrétase, générant un récepteur de Notch clivé appelé NICD. Suite à la translocation de NICD au noyau, ce dernier peut lier le facteur de transcription RBP-jκ (CSL) et permettre l'expression de ses gènes cibles. Tirés et adaptés de Reya et Clevers (2005), Sharma et al. (2007) et Bray (2006).

des cellules de Paneth (Batlle et al., 2002). Dans l'intestin grêle, l'EphB2 est exprimée par les cellules souches et son expression décroît jusqu'au haut de la crypte. L'EphB3 est exprimée à la fois par les cellules souches, mais aussi par les cellules de Paneth. Inversement, les ligands éphrine B1 et éphrine B2 ont une expression forte tout le long de la villosité et cette expression diminue à partir de la jonction crypte-villosité jusqu'au fond de la crypte. Les cellules de Paneth n'expriment pas de ligand éphrine. Par conséquent, des niveaux différents d'Eph et d'éphrine sont présents dépendamment de la position des cellules selon l'axe crypte-villosité. L'effet répulsif entre le récepteur et son ligand permet aux cellules de bien se positionner; plus une cellule monte dans la crypte, plus l'expression des Ephs diminue et plus l'expression des éphrines augmente ce qui prévient une migration descendante des cellules. Par contre, étant donné que les cellules de Paneth n'expriment pas de ligand éphrine, la migration ascendante est inhibée faisant en sorte que les cellules de Paneth restent au fond des cryptes (Scoville et al., 2008).

La voie Wnt/β-caténine joue aussi un rôle critique dans la détermination et la différenciation des cellules de Paneth dans l’intestin. En effet, l'activation constitutive de la voie Wnt/β-caténine par la perte d'expression d'Apc entraîne une augmentation du nombre de cellules de Paneth dans l'intestin grêle de même que l'apparition de cellules de Paneth de

novo dans le côlon des souris. Une augmentation des marqueurs de différenciation associés

aux cellules de Paneth a aussi été détectée (Andreu et al., 2008). De plus, le facteur de transcription Sox9 est un gène cible de la voie Wnt/β-caténine. La délétion conditionnelle de Sox9 dans les cellules épithéliales intestinales chez la souris entraîne une disparition des cellules de Paneth sans affecter les autres types cellulaires différenciés (Mori-Akiyama et

al., 2007) (Schéma 5).