Matis Soleilhac

Contribution de la mécanique cellulaire au développement et au maintien de l'axe cryptes-villosités: Les tissus épithéliaux servent de barrières cruciales contre les contraintes externes tout en maintenant une stabilité structurelle essentielle pour la protection, la sécrétion et l'absorption. Les perturbations de l'intégrité épithéliale peuvent entraîner de graves conséquences, telles que l'altération fonctionnelle des organes ou la tumorigénèse. Dans cette thèse, nous utilisons l'épithélium de l'intestin grêle adulte comme modèle pour étudier la contribution de la mécanique cellulaire à la morphogenèse et à l'homéostasie du tissu. L'épithélium du petit intestin est un tissu monostratifié dynamique, organisé autour de l'axe cryptes-villosités. La villosité, qui fait saillie dans la lumière intestinale, est principalement composée de cellules différenciées spécialisées dans l'absorption des nutriments. La crypte, une invagination de l'épithélium dans le mésenchyme sous-jacent, sert de domaine prolifératif abritant les cellules souches intestinales. De récentes recherches ont révélé que la tension basale est une force motrice pour la morphogenèse tissulaire, en particulier dans le domaine différencié du petit intestin. Cependant, les mécanismes sous-jacents restent largement inexplorés. La première partie de cette thèse examine la mécanique cellulaire du domaine différencié de l'épithélium intestinal de la souris. Nous y avons découvert de nouvelles structures baptisées étoiles d'actine (AcSs), qui forment un réseau multicellulaire en étoile d'actomyosine dans le domaine basal de ces cellules, à la fois in vivo et in vitro. Ces structures sont essentielles pour maintenir la stabilité de l'épithélium en maximisant l'hexagonalité et le compactage des cellules et en minimisant les fluctuations de forme et l'activité protrusive des cellules, préservant ainsi l'état solide de l'épithélium. De plus, le réseau d'AcSs facilite la connectivité à longue portée et la coordination spatiale entre les cellules différenciées, soulignant son rôle dans le maintien de l'architecture du domaine différencié. Inspirés par l'hypothèse de De Ceccatty sur "l'histosquelette" chez les éponges, nous proposons que ce réseau représente un squelette à l'échelle tissulaire permettant de coordonner l'architecture et les fonctions du tissu épithélial intestinal des mammifères. La deuxième partie de cette thèse explore le rôle de la protéine EpCAM, un modulateur connu de la contractilité épithéliale, dans la cryptogenèse intestinale. La perte d'EpCAM est liée à plusieurs pathologies, y compris l'entéropathie congénitale en touffes (CTE), un trouble rare caractérisé par une diarrhée sévère et précoce et une insuffisance intestinale, nécessitant souvent une nutrition parentérale totale (TPN). Bien que l'impact de la déplétion d'EpCAM sur les villosités ait été largement étudié, ses effets sur les cryptes sont moins compris. En utilisant des biopsies de patients atteints de CTE et des organoïdes de souris knock-out pour EpCAM (EpCAM-KO), nous avons démontré qu'EpCAM est crucial pour la formation et l'homéostasie des cryptes. La perte d'EpCAM entraîne une morphologie anormale des cryptes et une homéostasie cellulaire perturbée. Nous avons observé une augmentation et une asymétrie des fissions des cryptes dans les biopsies de patients atteints de CTE et les organoïdes EpCAM-KO, indiquant le rôle d'EpCAM dans la régulation de la dynamique de fission des cryptes. Ainsi, EpCAM est nécessaire à la bonne formation, dynamique et homéostasie de la crypte intestinale. Dans l'ensemble, cette thèse fait progresser la compréhension de la morphogenèse et du maintien l'homéostasie de l'épithélium intestinal grâce à la découverte des étoiles d'actine et à la mise en évidence du rôle d'EpCAM dans la cryptogenèse, fournissant de nouvelles perspectives sur l'établissement, la compartimentation et le maintien de l'épithélium du petit intestin.

Epithelial tissues withstand external stresses while maintaining structural stability. Bicellular junctions and the actomyosin network support epithelial integrity, packing and remodelling. While their role in development and disease are well studied, their synergistic impact on maintaining tissue organization remains unclear. Here, we identify a tissue-scale actomyosin network in adult murine intestinal villi, as well as in an ex vivo organoid-based epithelium model. This actomyosin network consists of repeated units of actin stars – radial actin structures at the base of hexagonal cells – linked via bicellular junctions into a multicellular array. Functionally, actin stars maintain epithelial morphological stability by preserving cell shape and packing. Laser ablation experiments support a modified vertex model, linking tension along actin star branches to epithelial arrangement. Additionally, actin stars act as basal locks, limiting protrusive activity, and hindering cell migration and tissue disruption. Together, these findings reveal the star-shaped supracellular actin network as a pivotal biomechanical system governing epithelial layer coordination.