Identification de la protéine "Mutated in Colorectal Cancer" (MCC) comme un nouvel acteur de la voie WNT dans l'organisation polaire du plexus - Biology of Cardiovascular Diseases
Thèse Année : 2024

Identification of "Mutated in Colorectal Cancer" (MCC) protein as a novel Partner of WNT signaling in polarized vascular plexus organization

Identification de la protéine "Mutated in Colorectal Cancer" (MCC) comme un nouvel acteur de la voie WNT dans l'organisation polaire du plexus

Résumé

Wnt signalling plays a key role in the development of a functional vascular plexus, ensuring tissue homeostasis.Its dysfunction can lead to vascular pathologies such as retinopathy and dementia. However, the molecularmechanisms by which this pathway regulates vascular architecture remain poorly understood. In this study, weidentified the Mutated in Colorectal Cancer (MCC) protein as a novel component of the planar cell polarity (PCP)non-canonical Wnt pathway in endothelial cells (ECs). In vitro, we demonstrated that MCC is a direct target ofcasein kinase 1ε (CKIε), a key regulator of the Wnt pathway, under stimulation by Wnt5a, a ligand of the non-canonical Wnt pathway.Suppression of MCC by an siRNA strategy disrupts polarisation and directed migration of ECs cultured underlaminar flow. To elucidate the mechanisms by which MCC regulates EC polarity during migration, we used adifferential screening (BioID) strategy with a BirA*-MCC fusion protein expressed in ECs. Using this approach, weshowed that MCC interacts with centrosomal proteins, in particular CEP131. MCC regulates the protein level ofCEP131 by an autophagy mechanism, this process being controlled by the activation of CK1ε. Furthermore, wehave demonstrated that restoration of polarity and migration in endothelial cells treated with siRNA targetingMCC is possible by inhibiting CEP131 overexpression. We thus propose a model where Wnt5a/CK1ε-mediatedactivation of MCC is essential to maintain CEP131 levels in ECs, which is crucial for polarised Golgi apparatusorganisation during directed endothelial cell migration under flow conditions.To investigate the involvement of MCC in vascular development, we specifically depleted MCC in mouse ECs(McciECKO). Six days after birth (P6), McciECKO mutant mice show a significant delay in retinal vascular developmentwith a less dense vascular network, characterised by a reduction in proliferation and an increase in vascularregression. To analyse the polarisation defects in the mutant mice, we crossed them with GNrep reporter mice.At the migration front, McciECKO mutant mice showed major defects in Tip Cells’ polarisation and migration. Wehypothesised that ECs from McciECKO mice were more sensitive to flow. In vitro, in ECs exposed to laminar flow,loss of MCC resulted in a significant increase in the expression of KLF2, a major transcription factor in responseto shear stress. The mice were treated with Captopril to reduce arterial pressure. This treatment restored vasculardensity in McciECKO mice, but did not reverse EC polarity defects at the migration front.In summary, our results reveal MCC as a novel player in the non-canonical PCP Wnt pathway in ECs, contributingto dynamic maturation and blood vessel formation. MCC is thought to control the stability and function ofcentrosomes, which are essential for polarised EC migration. Our data demonstrate the dual role of the non-canonical Wnt pathway, both in the structural adaptation of endothelial cells and in their mechanosensoryfunctions, which are essential for proper vascular development and remodelling.
La signalisation Wnt joue un rôle clé dans le développement d'un plexus vasculaire fonctionnel, assurant ainsi l'homéostasie des tissus. Son dysfonctionnement peut conduire à des pathologies vasculaires telles que les rétinopathies ou les démences. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels cette voie régule l'architecture vasculaire restent encore mal compris. Dans cette étude, nous avons identifié la protéine « Mutated in Colorectal Cancer » (MCC) comme un nouveau composant de la voie Wnt non canonique de polarité planaire(PCP) dans les cellules endothéliales (CE). In vitro, nous avons démontré que MCC est une cible directe de la caséine kinase 1ε (CKIε), un régulateur clé de la voie Wnt, sous la stimulation par Wnt5a, un ligand de la voie Wntnon canonique.La suppression de MCC par une stratégie de siRNA perturbe la polarisation et la migration dirigée des CE cultivéessous flux laminaire. Pour élucider les mécanismes par lesquels MCC régule la polarité des CE pendant la migration,nous avons utilisé une stratégie de criblage différentiel (BioID) avec une protéine de fusion BirA*-MCC exprimée dans des CE. Grâce à cette approche, nous avons montré que MCC interagit avec des protéines centrosomales,notamment CEP131. MCC régule le niveau protéique de CEP131 par un mécanisme d’autophagie, ce processus étant contrôlé par l'activation de CK1ε. De plus, nous avons démontré que la restauration de la polarité et de la migration dans les cellules endothéliales traitées avec un siRNA ciblant MCC est possible en inhibant la surexpression de CEP131. Nous proposons ainsi un modèle où l'activation de MCC, médiée par Wnt5a/CK1ε, est essentielle pour maintenir les niveaux de CEP131 dans les CE, ce qui est crucial pour l’organisation polarisée de l'appareil de Golgi pendant la migration dirigée des cellules endothéliales sous conditions de flux. Pour étudier l'implication de MCC dans le développement vasculaire, nous avons spécifiquement déplété MCC dans les CE de souris (McciECKO). Six jours après la naissance (P6), les souriceaux mutants McciECKO présentent un retard significatif dans le développement vasculaire rétinien avec un réseau vasculaire moins dense, caractérisé par une réduction de la prolifération et une augmentation de la régression vasculaire. Afin d’analyser les défauts de polarisations des souris mutantes, nous les avons croisées avec des souris rapporteur GNrep. Au niveau du front de migration, les souriceaux mutants McciECKO présentent des défauts majeurs de polarisation et demigration des Tip Cells. Nous avons émis l'hypothèse que les CE des souris McciECKO étaient plus sensibles au flux. In vitro, dans les CE exposées au flux laminaire, la perte de MCC entraîne une augmentation importante de l'expression de KLF2, facteur de transcription majeur de réponse aux stress de cisaillement. Les souriceaux ont été traités avec du Captopril, afin de diminuer la pression artérielle. Ce traitement restaure la densité vasculairechez les souris McciECKO mais ne réverse pas les défauts de polarité des CE au front de migration. En résumé, nos résultats révèlent MCC comme un nouvel acteur de la voie Wnt non canonique PCP dans les CE, contribuant à la maturation dynamique et à la formation des vaisseaux sanguins. MCC contrôlerait la stabilité et la fonction des centrosomes, qui sont essentiels pour la migration polarisée des CE. Nos données montrent le double rôle de la voie Wnt non canonique, à la fois dans l'adaptation structurelle des cellules endothéliales et dans leurs fonctions mécano-sensorielles, essentielles pour un développement et un remodelage vasculaire appropriés.
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  • HAL Id : tel-04734430 , version 1

Citer

Valentin Delobel. Identification de la protéine "Mutated in Colorectal Cancer" (MCC) comme un nouvel acteur de la voie WNT dans l'organisation polaire du plexus. Médecine humaine et pathologie. Université de Bordeaux, 2024. Français. ⟨NNT : 2024BORD0137⟩. ⟨tel-04734430⟩
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