UliS NOUVELLES
médecine/sciences 1 996 ; 1 2 : 5 1 7- 1 9
U n précurseur unique,
quatre types de cellules intestinales
Au niveau de l'épithélium intestinal, quatre types cellulaires distincts assu
rent les fonctions de sécrétion ( exo
crine et endocrine) , de transport et de défense de l 'organisme : les enté
rocytes absorba n ts, les cellules à mucus, les cellules entéroendocrines et les cellules de Paneth (figure 1). Les mécanismes moléculaires qui contrô
lent la prolifération et la différencia
tion des cellules le long de l'axe cryp
tovillositaire sont encore én igma
tiques. Il est aujourd'hui admis que les cellules souches indifférenciées de la crypte subissent une maturation au cours de leur migration vers la vil
losité au sommet de laquelle elles sont éliminées à l'état sénescent. En se divisan t de façon asymétrique, chaque cellule souche donne nais
sance à une nouvelle cellule souche et à une cellule destinée à se diffé
rencier. L ' e xploration des méca
nismes moléculaires conduisant au phénotype différencié a largement profité de l 'étude d'un gène codant pour une protéine enzymatique spé
cifique de l'entérocyte, la sucrase-iso
maltase ( S I ) [ 1 ] . Des travaux ont c o n d u i t à l ' i de n t i ficati o n d ' u n e région d'ADN du gène codant pour SI, capable de diriger spécifiquement l' expression d ' un transgène dans l'épithélium intestinal et reconnais
sant des facteurs de transcription exprimés s p é c i fi q u e m e n t dans l ' in testin ( p rotéines de la famille Cdx) ou non spécifiques de l'intestin (comme HNF-1 , hepatocyte nuclear Jac
tor- 1 ) [ 2 ] . Si les mécanismes qui déterminent l'expression sélective du gène SI dans l'entérocyte ne sont tou
j ours pas é l u c i d é s , o n apprend aujourd'hui dans une étude de trans
genèse, que les quatre types cellu
laires différenciés de l ' épithélium
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possèdent la machinerie transcrip
tionnelle nécessaire à la synthèse de la protéine SI [3 ] . En outre, il est suggéré que l 'absence d'expression de SI in vivo dans les cellules intesti
nales autres que les cntérocytes serait due à un phénomène d'inhibition de la transcription du gène, processus complexe d'extinction génique qui pourrait être à l'origine du lignage cellulaire de 1 'épithélium digestif.
Ainsi, afin d'analyser la spécificité tis
sulaire de la transcription du gène SI, des s o u r i s transgé n iques e t des lignées intestinales ont été utilisées.
Un transgène a été construit à partir d'une séquence d'ADN élargie en 5' du gène SI de souris ( - 8,500 à + 54) liée à un gène rapporteur codant p o u r l ' h or m o n e d e c r oissance . L'expression du transgène chez les souris recombinantes est détectée majoritairement dans l'épithélium de l'intestin grêle. Dans les entérocytes, elle suit un gradient de concentra
tion de la crypte vers la villosité qui coïncide parfaitement avec le gra
dient de concentration de l 'ARNm de SI endogène le long de cet axe.
De façon surprenante, l 'expression du transgène est également retrou
vée dans les cellules en téroendo
crines, les cellules à mucus et les cel
lules de Paneth, qui n 'expriment pas
SI in vivo. Le transgène apparaît au jour 1 4 dans les cellules entéroendo
crines, au jour 22 (période de sevra
ge ) dans les entérocytes et à l'age adulte dans toutes les cellules de l'épithélium digestif, illustrant ainsi l'évolution de l'expression ectopique du transgène au cours du développe
ment intestinal postnatal. L ' étude des mécanismes qui déterm i nent l'expression sélective d'un gène clans un type cellulaire spécifique a été
poursuivie dans deux lignées de cel
lules intestinales, l'une de phénotype entérocytaire exprimant la protéine SI (Caco-2) et l 'autre de phénotype entéroenclocrine et n'exprimant pas de SI endogène (COLO DM) . Alors que la cellule Caco-2 synthétise une quantité importante d'ARNm codant pour SI, la cellule COLO DM est incapable de synthétiser ce transcrit.
Le gène codant pour SI, bien que n 'ayant subi aucune altération, n'est pas transcrit dans cette lignée. De façon surprenante, lorsque ces deux lignées sont transfectées avec un gène exogène contenant la région promotrice du gène SI, l 'activité transcriptionnelle du promoteur SI est i mportan te, voire supérieure, dans les cellules COLO DM. Cela démontre, une nouvelle fois, que la cellule intestinale non entérocytaire a la potentialité et la machinerie transcriptionnelle nécessaire à la syn
thèse de SI, un mécanisme de répres
sion elu gène SI étant probablement responsable de l'absence de protéine SI endogène clans la lignée entéroen
docrine COLO DM. La recherche de facteurs de transcription dirigeant l 'expression de gènes spécifiques de l'intestin et participant donc au pro
cessus de développement et de diffé
renciation de l'épithélium intestinal a conduit à considérer les produits des gènes Cdxl et Cdx2 comme étant les activateurs transcriptionnels des gènes exprimés spécifiquement dans l'intestin [ 4] . Les protéines Cdx font partie d'une famille de gènes bornéo
tiques considérés, chez la Drosophile, comme des acteurs très précoces du développement. Chez la souris, ils semblent impliqués dans la forma
tion de l'épithélium digestif au cours de l 'embryogenèse. Récemment, la
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Cellules épithéliales
Cellules de Paneth
Grêle
Cellules caliciformes (mucus)
Villosité
Crypte
Cellules endocrines Muscularis
�-...,�----
-- --- """'- mucosaeFigure 1 . Description histologique de /'épithélium de l'intestin grêle. Les constituants cellulaires sont les cellules indifférenciées des cryptes, assurant Je renouvellement cellulaire. Les cellules se déplacent vers le haut de la cryp
te, glissent sur les ponts intervillositaires et progressent vers Je sommet de la villosité où elles sont éliminées à J'état sénescent. La migration s'accom
pagne de maturation ; 2) les cellules épithéliales mûres ou entérocytes ab
sorbants, portant au pôle apical, une bordure en brosse ou microvillosités ; 3) les cellules à mucus, dont la partie apicale est riche en grains de mucus. Le mucus intestinal joue un rôle protecteur de la muqueuse contre les sub
stances luminales toxiques; 4) les cellules endocrines (en bistre) situées prin
cipalement au fond des cryptes, présentent des microvillosités au pôle apical et des grains de secrétions au pôle basal. Les principaux peptides sécrétés sont Je GJP (gastric inhibitory polypeptide), /a sécrétine, la cho/ecystokinine, Je peptide YY, Je GLP- 1 (glucagon-like peptide-1 ), l'entéroglucagon ; 5) les cel
Jules de Paneth (en gris), situées au fond des cryptes, possèdent de nom
breux granules éosinophiles et un cytoplasme intensément basophile. Elles présentent une activité sécrétoire active riche en lysozymes. Leur cytoplasme comporte des immunoglobulines A et G qui leur confèrent un rôle de défen
se immunitaire.
découverte de l 'interaction de Cdx2 avec le promoteur minimal du gène SI (site désigné SIF I ) et du rôle acti
vateur de Cdx2 sur la transcription du gène SI, constituaient les premiers arguments en faveur de la participa
tion de ce facteur de transcription dans les processus de différenciation intestinale [5] . Un travail réalisé in vitro par cette même équipe vient de confirmer la fonction de Cdx2 dans le développement et la différencia
tion intestinale [6] . La lignée IEC-6 a été établie à partir de cellules épithé
liales dérivées d'un iléon de rat nou
veau-né et présente un phénotype de cellules cryptiques indifférenciées ( elles ne synthétisent pas de pro
téines Cdx l et Cdx2 endogènes) . Les auteurs montrent que, après transfec
tion stable d'une séquence d'ADN codant pour Cdx2, la prolifération et le phénotype des cellules IEC-6 sont totalement perturbés. Les cellules synù1étisant la protéine Cdx2 ont une cinétique de prolifération complexe qui se caractérise par une inhibition de la croissance durant les trois pre
miers jours, suivie d'une croissance à vitesse << normale ,, aboutissant à une p l u s fo rte d e n s i t é c e l l u la i r e à confluence. Contrastant avec les cel
lules d'origine poussant en mono
couches, après 4 semaines de culture, les cellules synthétisant Cdx2 se pré
sentent sous forme de structures mul
ticellulaires arrangées en croisillons ; des entérocytes avec une bordure en brosse bien développée, quelques cel
lules à mucus et une matrice extra
c e l l u l aire i mportante formée de fibres de collagène constituen t la nouvelle architecture observée. Ce n'est qu'après 50jours de culture, une fois les cellules différenciées, que l'ARNm codant pour SI est détecté dans les cellules exprimant cdx2 exo
gène, suggérant ainsi que des événe
ments tardifs sont impliqués dans la synthèse de cette enzyme. L'ensemble de c e s· d o n nées démon tre q u e l'expression du gène cdx2 dans les cellules intestinales non différenciées influence la prolifération, la morpho
genèse et l'expression génique. Cdx2 est, à ce jour, le seul facteur de trans
cription connu pour participer au processus complexe de différencia
tion intestinale : il réglerait l'expres
sion de gènes précoces impliqués
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dans la différenciation intestinale et de gènes tardifs nécessaires au main
tien de cet état de différenciation.
Même si on est encore loin d'avoir élucidé tous les phénomènes mis en œuvre dans le processus de diffé
renciation intestinale, les résultats convergent tous vers la notion que la cellule souche des cryptes intesti
nales est à l 'origine des différentes populations de cellules intestinales d a n s l e s q u e l l e s c o e x i s te n t d e s processus d'activation e t d e répres
sion de gènes.
B.A.
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sciences du 16 mars 1995 sont disponibles sur vidéo-cassettes auprès de :
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m/s n ° 4, vol. 12, avril 96
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