Des cadhérines à la quantification de l’adhérence intercellulaire From cadherins to the quantification of cell adhesion

L’adhérence est une propriété physique qui avait impressionné Aristote 350 avant JC. Son observation a conduit récemment à déterminer le mécanisme d’adhérence absolument remarquable du coussin plantaire du gecko [1]. L’adhérence cellulaire est un processus fondamental chez tous les organismes. Dès la fin du xix^e siècle, les embryologistes se sont intéressés aux mécanismes de reconnaissance et d’adhérence intercellulaire. Plusieurs approches fondées sur des méthodes de dissociation des tissus par la trypsine ont permis de mettre en évidence deux mécanismes d’adhérence distincts entre cellules. Le premier, ne dépendant pas du calcium, a conduit à la découverte de la première molécule d’adhérence intercellulaire N-CAM, prototype des molécules d’adhérence de la superfamille des immunoglobulines [2]. Le deuxième mécanisme, dépendant du calcium, est contrôlé par une autre classe de récepteurs membranaires appelés cadhérines classiques [3]. La E-cadhérine a été l’une des premières cadhérines identifiées. Elle est exprimée dès les premiers stades du développement et son expression devient importante dans tous les épithéliums. Aujourd’hui, le répertoire des cadhérines s’est considérablement complexifié [4]. On distingue les cadhérines classiques de type I qui comme la E-cadhérine maintiennent une forte cohésion des cellules au sein des tissus et peuvent aussi intervenir dans le remodelage tissulaire ou de migration de cohortes cellulaires. Les cadhérines classiques de type II, bien que ressemblant à celles de type I, sont au contraire très souvent exprimées dans des tissus peu cohésifs ou de type mésenchymateux et aussi par des cellules isolées en migration. Les cadhérines classiques sont composées d’une partie extracellulaire constituée de cinq domaines de type immunoglobuline, capable d’interagir avec une molécule identique portée à la surface de la cellule voisine. Elles possèdent aussi un domaine transmembranaire et une région cytoplasmique capable de recruter des connecteurs au cytosquelette d’actine comme la β- et l’α-caténine, et d’activer des cascades de signalisation cellulaire. Les cadhérines sont bien plus que de simples « colles » cellulaires car l’activation du signal d’adhérence dépendant des cadhérines contrôle la polarité et la forme des cellules, module l’expression génique et régule la prolifération, la survie et la différenciation cellulaire [5]. Plusieurs travaux suggèrent que les cadhérines de type II seraient moins adhérentes que les cadhérines de type I et ainsi leur expression plus compatible avec les remodelages et migrations cellulaires [6]. Il nous est donc apparu essentiel de quantifier par des méthodes physiques le mécanisme d’adhérence intercellulaire. L’objectif à court terme étant de mieux comprendre de quelle manière un processus d’adhérence se développe ; quelle est la contribution des différents connecteurs et en particulier en quoi les différentes cadhérines confèrent des interactions stables ou labiles. La compréhension de ce processus est essentielle dans l’étude de nombreux états physiopathologiques. Nous avons utilisé une technique dérivée d’une méthode développée par E. Evans [7], et manipulé des cellules individuelles en suspension par des micropipettes pour former des doublets adhérents et déterminer la force nécessaire pour les séparer (Figure 1A). Cette technique a l’avantage de permettre un contrôle parfait du temps de contact avant de procéder à la séparation du doublet cellulaire. Elle permet ainsi d’analyser la cinétique de développement de l’interaction en fonction du temps de contact et de déterminer l’influence de nombreux paramètres sur ce processus. Cette technique ne mesure pas la force d’interaction à l’échelle moléculaire entre récepteurs présents à la surface cellulaire ni la force d’adhérence intercellulaire, toutes deux étant des concepts physiques erronés. Une force ne peut d’ailleurs être mesurée directement sur des protéines en interaction mais seulement un paysage énergétique. La technique des micropipettes permet de mesurer la force nécessaire pour séparer des cellules en contact, dite force de séparation, et utilisée comme un indicateur …