Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Les cellules souches intestinales“

Le renouvellement de l’épithélium intestinal repose sur la prolifération incessante de cellules souches intestinales (CSI) capables de régénérer l’intégralité de l’épithélium en 3 à 5 jours. Des altérations de ces dernières sont à l’origine de la transformation tumorale. L’étude des mécanismes impliqués dans la protection des CSI face à différents stress est donc essentielle pour mieux comprendre l’homéostasie et les pathologies intestinales. Dans un modèle de souris prédisposées à développer des tumeurs suite à la perte du gène Apc, notre équipe a pu précédemment démontrer une activation de l’autophagie nécessaire à la croissance tumorale. Nos travaux visent à étudier le rôle de ce processus catabolique dans l’homéostasie des CSI. Pour ce faire, nous utilisons des modèles murins génétiquement modifiés et des cultures d’organoïdes afin d’étudier les effets de l’inhibition de l’autophagie dans l’homéostasie intestinale et en particulier dans les CSI.Nos travaux indiquent que l’inhibition de l’autophagie par l’invalidation du gène Atg7 conduit à une activation de p53 et de l’apoptose spécifique des CSI. L’invalidation simultanée du gène Tp53 empêche la mort des CSI déficientes en autophagie. De plus, au long terme, ces souris développent des tumeurs, contrairement aux souris invalidées uniquement pour les gènes Atg7 ou Tp53. Nous avons donc émis l’hypothèse que l’inhibition de l’autophagie sensibilisait les CSI à l’apoptose suite à une accumulation de dommages cytotoxiques. Par une analyse d’expressions géniques des CSI issues de cryptes contrôles et invalidées pour le gène Atg7, nous avons mis en évidence une altération des réponses associées au stress oxydant et à la réparation de l’ADN. Confirmant ces signatures, nous avons observé des dommages de l’ADN dans les cryptes déficientes en autophagie et un défaut de réparation de ces dommages suite à une irradiation. Nous observons également une accumulation d’espèces réactives de l’oxygène dans les CSI déficientes en autophagie associée à une atténuation de la réponse antioxidante médiée par NRF2. Des traitements antibiotiques à large-spectre ou antioxydants améliorent la survie des CSI déficientes en autophagie et soutiennent l’influence des espèces réactives de l’oxygène et de la flore intestinale sur la mort des CSI. Nos travaux indiquent donc un rôle important de l’autophagie dans la protection et le maintien des CSI, de par son contrôle des espèces réactives de l’oxygène, du microenvironnement bactérien et des voies de réparation de l’ADN<br>The renewal of the intestinal epithelium relies on the continuous proliferation of stem cells capable of regenerating the entire epithelium every 3 to 5 days. These intestinal stem cells (ISC) are thought to be the cell of origin for colorectal cancer. Thus, characterizing the mechanisms involved the protection of ISC against different stresses is key to understanding both intestinal homeostasis and tumor development. In tumoral tissue from mice predisposed to intestinal tumor development following the loss of the tumor suppressor gene Apc, our laboratory previously showed an upregulation of autophagy required for tumor growth. Our work aims to understand the role this catabolic mechanism in the homeostasis of ISC. To this end, we use genetically modified mouse models and intestinal organoid culture to study the effects of autophagy inhibition in intestinal homeostasis and in particular in ISC.We found that the inhibition of autophagy upon deletion of the gene Atg7 results in p53 activation and apoptosis of ISC specifically. The simultaneous deletion of Tp53 prevents the death of autophagy-deficient ISC. Moreover, over time, mice deficient for both Atg7 and Tp53 develop tumors, contrary to those deficient for either Atg7 or Tp53 alone. We therefore hypothesized that the inhibition of autophagy sensitizes ISC to p53-mediated apoptosis as a result of accumulated pro-tumorigenic damages. Transcriptomic analysis on sorted control or Atg7-deficient ISC revealed aterations in oxidative stress and DNA damage responses. Confirming these signatures, we observed DNA damages in autophagy-deficient crypts along with a defect in the repair of induced damages following irradiation. We additionally observed an accumulation of reactive oxygen species in autophagy-deficient ISC linked to a downregulation of the NRF2-mediated antioxidant response. Wide-spectrum antibiotic or antioxidant treatments improve the survival of autophagy-deficient ISC and support the contribution of both reactive oxygen species and the intestinal microbiota to the death of ISC. Our work therefore reveals we find an important function of autophagy in the integrity and maintenance of ISC by controlling reactive oxygen species, the microbial microenvironment and DNA repair pathways

Les cellules endocrines pancréatiques et intestinales partagent de nombreuses caractéristiques moléculaires, cellulaires et fonctionnelles. Particulièrement, leur différenciation repose sur des programmes génétiques similaires contrôlés par le facteur de transcription proendocrine Neurog3. Par conséquent, notre hypothèse est que les cellules souches et progénitrices intestinales pourraient être différenciées en cellules pancréatiques productrices d’insulines. Afin de tester cette hypothèse nous avons examiné la plasticité des cellules intestinales murines Neurog3+ in vivo et in vitro, ainsi que la possibilité de reprogrammer des cellules intestinales en cellules pancréatiques. Par traçage cellulaire, nous montrons que les progéniteurs intestinaux Neurog3+ sont multipotents mais, de manière surprenante, se différencient majoritairement en cellules à mucus et à un moindre degré en cellules endocrines et cellules de Paneth. De plus, nous démontrons que l’environnement pancréatique n’est pas suffisant pour promouvoir la différenciation pancréatiques des cellules Neurog3+ intestinales purifiées. Finalement, nous montrons que l’infection des cellules intestinales indifférenciées mIC-cl2 par une combinaison d’adénovirus codant pour Pdx1, Neurog3 et Mafa, facteurs de transcription clés du développement des îlots pancréatiques, permet l’expression du gène de l’insuline, mais n’est pas suffisant pour généré des cellules beta sécrétrice d’hormones. Par conséquent, des études additionnelles seront nécessaire pour déterminer si les cellules intestinales représentent une source potentielle de cellules beta utilisable pour la thérapie du diabète de type 1<br>Pancreatic and intestinal endocrine cells share many molecular, cellular and functional characteristics. Particularly, their differentiation during embryogenesis relies on similar genetic programs controlled by the proendocrine transcription factor Neurog3. Therefore, our hypothesis is that intestinal stem or progenitor cells can be coaxed to generate pancreatic endocrine cells such as insulin-producing beta cells. To test this hypothesis we explored the plasticity of mouse intestinal Neurog3+ progenitors in vivo and ex vivo and investigated the possibility to program beta cells from intestinal cells. Using a lineage tracing approach, we showed that, in vivo, intestinal Neurog3+ progenitors are multipotent but surprisingly give rise mainly to goblet cells and to a lower extend to enteroendocrine and Paneth cells. Furthermore, we demonstrated that a pancreatic environment was not sufficient to promote an islet cell fate to purified intestinal Ngn3 progenitor cells and divert them from their enteroendocrine destiny. Finally, we showed that the infection of the undifferentiated mIC-cl2 intestinal cell line with a combination of adenoviruses encoding Pdx1, Neurog3 and Mafa, key transcription factors controlling beta cell differentiation, lead to the induction of the insulin gene but was not sufficient to generate hormone producing beta cells. Consequently additional studies are required to further support the relevance of intestinal cells to generate surrogate beta cells for a cell replacement therapy in type 1 diabetes

Les cellules somatiques doivent reproduire fidèlement le génome lors du renouvellement des cellules dans nos tissus. Cependant, il arrive parfois qu'une cellule somatique subisse une altération spectaculaire du génome entraînant une perte d'hétérozygotie (LOH). Si cette perte d'hétérozygotie affecte la fonction d'un gène critique et se produit dans une cellule souche adulte qui va se diviser, la perte d'hétérozygotie peut être transmise à la progéniture de la cellule souche, entraînant l'émergence d'un clone élargi. Ce phénomène se produit dans les tissus humains normaux, les troubles pathologiques et les cancers. Cependant, la manière dont la LH se produit mécaniquement reste encore insaisissable et la manière dont les facteurs environnementaux affectent ce phénomène n'est pas bien comprise.Notre modèle, l'intestin de la drosophile, récapitule les expansions clonales de Loh chez l'homme. Auparavant, Siudeja et ses collègues ont montré que dans le contexte d'un mutant hétérozygote, la copie WT du gène suppresseur de tumeur Notch peut être inactivée, ce qui conduit à un clone néoplastique phénotypiquement détectable. Pour mon doctorat, j'approfondis cette question afin d'élucider le mécanisme qui donne naissance à la LOH et la manière dont les facteurs environnementaux peuvent l'influencer. J'ai effectué le séquençage du génome entier d'une première série de clones néoplasiques de Loh et j'ai découvert que le mécanisme qui l'entraîne est la recombinaison mitotique par un mécanisme basé sur le croisement. Le séquençage en cours permettra de valider cette hypothèse. Il augmentera également la taille de l'échantillon et permettra de déduire toute relation entre le site de recombinaison et les caractéristiques de la séquence sous-jacente faisant allusion à des sites chromosomiques potentiellement fragiles. La modification du microbiote de l'intestin de la drosophile en mettant les animaux en contact avec des bactéries Ecc15 a montré que cela conduit à un plus grand nombre d'événements LOH et à une progression plus rapide. Le découplage des rôles des bactéries est en cours. Enfin, je teste également si le dimorphisme sexuel affecte le mécanisme de la LH. Cette étude in vivo sur l'apparition spontanée de LOH dans les cellules souches adultes a des implications pour comprendre ce qui régule la recombinaison mitotique LOH, un mécanisme associé à de nombreux cancers ainsi qu'à des maladies de la peau<br>Sometimes a somatic cell undergoes an alteration of its genome leading to loss of heterozygosity (LOH). This phenomenon occurs in normal human tissues, pathological disorders, and cancers. Although previous studies in yeast have provided substantial insight into different mechanisms of LOH, mechanistic details are lacking in higher eukaryotes. Here we investigated the mechanisms giving rise to LOH, bridging the gap between unicellular yeast and higher eukaryotes using an in vivo stem cell model system in Drosophila. Our previous studies have shown that LOH arises frequently in Drosophila intestinal stem cells, and that spontaneous neoplasia arise due to LOH of tumour suppressor genes (Siudeja, 2015). Though whole-genome sequencing of somatic LOH events and profiling copy number changes and changes in heterozygosity of single-nucleotide polymorphisms, we demonstrated that LOH arises through mitotic recombination. Consistent with this, we found Rad51 to be implicated in LOH. Fine mapping of recombination sites did not reveal mutational pile-ups that commonly arise with a break-induced replication mechanism and instead showed clear examples of chromosomes resulting from cross-over resulting from double-Holliday junction-based repair. The mapped recombination regions also provided insight into potential genomic sequence features that may promote mitotic recombination, including an association with the repeated region of the Histone Locus Cluster and regions previously mapped to form R loops. We further explored how environmental factors can influence this process and demonstrate that infection with the enteric pathogenic bacteria, Ecc15, increased LOH frequency. This study provides a better mechanistic understanding of how mitotic recombination arises in stem cells in vivo, and identifies intrinsic and extrinsic factors that can drive LOH, thus providing important insight into cancer initiation and potential preventative and therapeutic strategies

Le maintien de l’homéostasie intestinale met en jeu un dialogue entre l’épithélium, le microbiote et le système immunitaire. Les CSI assurent le renouvellement et la régénération de l’intestin en cas de lésions mais elles peuvent être également à l’origine des tumeurs intestinales. Le facteur de transcription Sox9 est un candidat intéressant comme régulateur clé de l’homéostasie intestinale car il est exprimé dans les CSI, les cellules de Paneth et les cellules tuft. De plus, Sox9 est indispensable à la différenciation des cellules de Paneth puisque l’inactivation de Sox9 chez l’embryon (modèle murin Sox9LoxP/LoxP ; Villin-Cre) conduit à une absence de cellules de Paneth. Au cours de ma thèse, nous avons dans un premier temps déterminé la fonction de Sox9 dans l’épithélium intestinal adulte à l’aide du modèle murin inductible : Sox9LoxP/LoxP ; Villin-CreERT2. Ainsi nous avons démontré que la délétion de Sox9 dans les cellules de Paneth conduit à des altérations structurales et fonctionnelles de ces dernières, qui induisent une altération de la biodiversité d’espèces bactériennes (dysbiose). La dysbiose est « sentie » par les cellules tuft qui initient une réponse immunitaire de type 2. Cette étude a révélé le rôle clé de Sox9 dans les cellules de Paneth adultes pour réguler l’homéostasie intestinale, en prévenant l’établissement d’un microbiote pro-inflammatoire. Les cellules tuft, via leur fonction de « sensing », sont capables en réponse à une dysbiose de moduler l’immunité mucosale et participent ainsi à la formation d’un cercle vicieux délétère. De plus, nous nous sommes intéressés à la biologie des CSI, en intégrant la contribution des propriétés des cellules de Paneth qui participent à l’établissement de la niche. Nous avons étudié les propriétés des cellules souches dans un contexte sain ou au cours de l’initiation tumorale. L’ensemble de nos données indiquent qu’en contexte sain, Sox9 est requis pour la régulation du destin cellulaire des CSI, c’est à dire l’équilibre entre l’auto-renouvellement des CSI et leur différenciation cellulaire. Les mécanismes régulés par Sox9 mettent en jeu le métabolisme cellulaire, un acteur clé du destin des cellules souches. Nos travaux montrent également que le maintien d’une niche intacte est nécessaire au contrôle du devenir des CSI. La délétion de Sox9 altère l’intégrité mitochondriale et favorise la production de ROS mitochondriaux qui pourrait moduler le destin des CSI vers un état différencié. En parallèle, nous avons mis en évidence que l’invalidation de Sox9 après l’acquisition d’un événement initiateur tel que la perte de fonction du gène suppresseur de tumeur Apc, affecte de façon majeure le destin des CSC vers un état souche ainsi que leur métabolisme cellulaire. L’évaluation du rôle du facteur de transcription Sox9 dans le contrôle de l’homéostasie métabolique permettra de mieux comprendre les mécanismes de régulation de la biologie des CSI, et de proposer à terme de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant les CSC<br>The intestinal homeostasis maintenance involves a permanent crosstalk between the epithelium, the microbiota and the immune system. ISC are responsible for the intestine renewal and regeneration, but they can also cause intestinal tumors. The Sox9 transcription factor is an interesting candidate as a key regulator of intestinal homeostasis because of its specific expression in ISC, Paneth cells and tuft cells. In addition, Sox9 is essential for the differentiation of Paneth cells since the loss of Sox9 in the mouse embryo (model Sox9LoxP / LoxP, Villin-Cre) leads to the absence of Paneth cells. First, we analysed the function of Sox9 in the adult intestinal epithelium using the inducible mouse model: Sox9LoxP / LoxP; Villin-CreERT2. We demonstrated that the deletion of Sox9 in adult Paneth cells leads to structural and functional alterations of Paneth cells, which induce alterations of bacterial diversity (dysbiosis). Dysbiosis is "sensed" by tuft cells that initiate a type 2 immune response. This study revealed the key role of Sox9 in adult Paneth cells to regulate intestinal homeostasis, thus preventing the establishment of a proinflammatory microbiota. Tuft cells, via their sensing function, are able to modulate mucosal immunity in response to a dysbiosis and thus participate in the formation of a vicious circle. In addition, we studied the biology of ISC, by integrating the contribution of Paneth cells properties that participate in the establishment of the niche. We analysed the properties of stem cells in a healthy context or during tumor initiation. Our data indicate that in a healthy context, Sox9 is required for the regulation of ISC fate, namely the balance between ISC self-renewal and differentiation. The mechanisms regulated by Sox9 involve cellular metabolism, a key player in the stem cells fate. Our work shows that an intact niche maintenance is necessary to control ISC fate. The deletion of Sox9 alters mitochondrial integrity and promotes mitochondrial ROS production that could modulate the ISC fate toward a differentiated state. In parallel, we demonstrated that Sox9 deletion concomitant with the acquisition of an initiating event such as the loss of function of the tumor suppressor gene Apc, affects the CSC and their cellular metabolism. The evaluation of the role of the Sox9 transcription factor in the control of metabolic homeostasis will provide a better understanding of the regulatory mechanisms in ISC biology, and eventually new therapeutic strategies targeting CSC might be proposed

Cellules souches cancéreuses sont une sous-population des tumeurs qui sont capables de renouveler et générer les cellules différentiés qui font partie de la majorité de la tumeur. La recherche dans ce domaine a montré que ces cellules sont moins susceptibles à la chimiothérapie et elles sont capables de récapituler la maladie après échapper traitement. Ici nous décrivons un modèle tumoral chez l’intestine de la Drosophila qui partage plusieurs caractéristiques de la biologie des mammifères en ce qui concerne les cellules souches intestinales et le cancer. Nous avons aussi développé des nouvelles techniques qui nous permettent de cribler des petites molécules in vivo qui peuvent avoir des effets dans la croissance de la tumeur d’une façon quantitative et en haut débit. Nous avons trouvé des drogues qui ciblent des voies de signalisation spécifiques qui ont été confirmées par manipulation génétique des ces cibles putatives. Nous avons aussi trouvé des drogues approuvées pour thérapie, ce qui donne support au fait que notre modèle peut aboutir dans la découverte des nouvelles drogues pour le traitement chez l’homme. Cependant, le plus important c’est que nous avons trouvé qu’une partie de ces drogues ont provoqué une réaction secondaire non attendue dans le tissu normal, stimulant une surproliferation des cellules souches à travers de la voie de réponse inflammatoire. Cet information est directement lié au fait que nous avons utilisé un modèle in vivo, où nous sommes capables de observer l’impact des petites molécules dans la communication entre cellules souches et son niche, ce qui ne serait pas possible dans les criblages in vitro

Le cancer colorectal représente la deuxième cause de mortalité par cancer en France. Dans l’intestin, l’initiation et la progression tumorale sont corrélées à l’accumulation séquentielle de mutations génétiques et épigénétiques au niveau du compartiment de renouvellement de l’épithélium. Ces altérations ont pour conséquence une croissance incontrôlée de l’épithélium et, à terme, la formation de lésions cancéreuses. En tenant compte du nombre croissant de cas de cancers colorectaux, la découverte de facteurs de prédisposition de cette pathologie reste d’un intérêt majeur. Les données de séquençage du génome humain ne suffisant pas à expliquer la prévalence de la maladie à l’échelle de la population, nous nous intéressons aux mécanismes permettant le contrôle de l’expression de certains gènes : les mécanismes épigénétiques. Dans notre équipe nous disposons de modèles animaux génétiquement modifiés nous permettant d’étudier, dans des conditions proches de la pathologie humaine, les phases précoces de l’initiation tumorale. Ces souris, bien que génétiquement identiques, développeront pourtant un nombre de tumeurs intestinales très variable. En comparant les profils moléculaires de souris développant peu ou beaucoup de tumeurs intestinales, nous souhaitons mettre en évidence les facteurs épigénétiques mis en jeu pour expliquer cette différence de susceptibilité à la tumorigenèse. Pour ce faire, nous avons mis en place une stratégie visant à prélever un échantillon intestinal, par chirurgie, sur de jeunes souris qui ont ensuite été suivies jusqu’à l’âge adulte et à l’apparition des tumeurs. Cette stratégie innovante nous a permis de corréler les profils d'expression et de methylation d'ADN d’intestins développant peu ou beaucoup de tumeurs, ouvrant la possibilité de disposer de nouveaux marqueurs prédictifs quant aux chances de développer un cancer. Ces données sont complétées par une étude sur les conséquences de la perte du gène suppresseur de tumeur Apc, un gène couramment muté dans les cancers colorectaux humain. A l’aide de modèles de souris d’invalidation inductible, nous avons déterminé les conséquences de la perte d’Apc sur les profils de méthylation de l'ADN des cellules souches intestinales, et leur capacité à initier une tumeur. L’ensemble de ces différentes projets développés dans le cadre de ma thèse nous ont permis de mieux comprendre les mécanismes cellulaires liés à la prédisposition et à l’initiation tumorale et de proposer des nouvelles stratégies diagnostiques et d’évaluation du risque individuel<br>Cancer initiation and progression represent the outcome of the progressive accumulation of genetic and epigenetic alterations. Global changes in the epigenome are now considered as a common hallmark of malignancies. However, most of our present knowledge represents the result of the comparison between fully established malignancies and their surrounding healthy tissue. Such comparison is not informative about the epigenetic contribution to the very early steps of cancer onset. By performing DNA methylation and gene expression profiling of the intestinal epithelium of relevant in vivo models we aim at shedding light on the correlation between the interindividual epigenetic polymorphisms within the population and the relative risk to develop malignancies, and establish the existence of a molecular signature associated with an increased susceptibility to develop intestinal cancer. Our results confirm that a considerable degree in the variability associated to cancer susceptibility cannot be ascribed to major genetic changes and that such heterogeneity seems to correlate with distinct molecular profiles associated to classes of poorly or highly susceptible isogenic animals.We also investigated in vivo the timing at which the remodeling occur at the epigenomic scale by analyzing the alterations in the DNA methylation and gene expression profiles of intestinal stem cells upon the loss of the Apc gene, the most common genetic lesion associated with human colorectal cancer initiation. We found that the loss of function of Apc in the Lgr5-positive intestinal stem cell compartment is rapidly accompanied by a reprogramming of the DNA methylation profiles resulting in altered gene expression and impaired fate determination in those cells. The results show that part of the phenotype resulting from the constitutive activation of the Wnt pathway upon Apc loss is acquired via differential epigenetic regulation of key biological processes controlling the balance between self-renewal and differentiation. By using conditional genetic ex vivo models we found part of these oncogenic effects to be reversible via the modulation of the machinery responsible for de novo methylation of the DNA.Overall, this work confirms that the epigenetic remodeling is an early event in tumorigenesis that might even precede actual cell transformation. The functional impact of our findings on cancer initiation is currently under investigation

L'épithélium intestinal est un tissu complexe, hautement polarisé, organisé sous forme de cryptes et villosités. Les cellules souches intestinales résident au fond des cryptes où elles prolifèrent et se différencient tout en migrant vers le haut des villosités, ce qui permet le renouvèlement constant de l'épithélium tous les 3 à 5 jours. La maintenance de l'équilibre entre prolifération et différenciation est cruciale pour le développement et le maintien de l'intégrité tissulaire. Cet équilibre est supporté par le microenvironnement et l'organisation caractéristique de l'épithélium qui permet la compartimentation et la protection des cellules souches. Des altérations de ces dernières sont à l'origine d'anomalies du développement ainsi que de la transformation tumorale. L'étude des mécanismes impliqués dans la maintenance et dans la différenciation des cellules souches est donc essentielle pour mieux comprendre l'homéostasie tissulaire. p57/Kip2 est un inhibiteur de cycline/CDK et un potentiel suppresseur de tumeur. p57 est également le gène le plus fréquemment muté ou réprimé dans le syndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS), caractérisé par des anomalies du développement et une prédisposition tumorale durant l'enfance. La génération d'un modèle de souris knock-in (p57CK-) dans lequel p57 ne lie plus les complexes cycline/CDK, a révélé que BWS résulte en partie de la perte de fonctions indépendantes des CDK de p57. Cette étude a également permis de mettre en évidence le rôle essentiel joué par p57 dans le développement intestinal, de manière indépendante de l'inhibition des CDK. Le premier objectif de ce projet de thèse a été d'étudier le rôle de p57 dans la maintenance des cellules souches intestinales. Deux types de cellules souches intestinales ont été décrites jusqu'à présent, les cellules souches prolifératives CBC, responsables du renouvèlement constant de l'épithélium et les cellules souches +4 dites de réserve, mobilisées en cas de dommages afin de régénérer le tissu. Nos données montrent que p57 est impliqué dans la maintenance des cellules souches +4 de manière indépendante de l'inhibition des CDK. Les souris p57KO présentent une augmentation de la prolifération dans les cryptes due à une amplification des cellules progénitrices et de ces cellules souches de réserve +4, alors que les CBC ne sont pas affectées. Nous avons montré que p57 est capable d'inhiber l'activité transcriptionnelle de Ascl2, un facteur de transcription crucial dans le maintien de la prolifération des cellules souches intestinales et nous avons identifié de nouveaux partenaires de p57 pouvant participer au complexe répresseur. Ainsi ces travaux ont permis d'identifier une nouvelle fonction de p57 dans les cellules souches intestinales au cours du développement et pourrait expliquer le rôle de p57 dans la tumorigénèse intestinale. Le deuxième objectif de ce travail a été de développer un nouveau modèle de culture pour l'étude des cellules souches intestinales. En effet, à l'heure actuelle, les études in vitro sont limitées à des modèles 2D ou des systèmes 3D de types organoïdes qui ne reconstituent pas complètement l'architecture 3D, le microenvironnement et la compartimentalisation présente au sein du tissu in vivo.[...]<br>The small intestine is a complex tissue with a crypt/villus architecture and high tissue polarity. Intestinal stem cells are located at the crypt bottom where they proliferate and differentiate while they migrate upward to the top of villi, allowing the constant renewal of the entire intestinal epithelium every 3 to 5 days. Compartmentalization in the crypt plays a key role in stem cell protection and maintenance, and this is supported by the microenvironment and tissue organization. The balance between stem cell proliferation and differentiation is necessary to maintain tissue integrity, and disruption of this balance leads to developmental anomalies and malignant transformation. Studying the mechanisms governing intestinal stem cells maintenance is therefore crucial to understand tissue homeostasis. p57Kip2 is a cyclin/CDKs inhibitor and a putative tumor suppressor. p57 is also the gene the most frequently mutated or silenced in Beckwith-Wiedemann syndrome (BWS), characterized by multiple developmental defects and tumor predisposition during childhood. Generation of knock-in mice expressing a mutant p57 (p57CK-) that cannot bind to cyclins and CDKs demonstrated that p57 exerts CDKs independent functions during development and that BWS is not entirely caused by loss of CDKs inhibition due to p57 inactivation. The first aim of this project was to investigate the role of p57 in the maintenance of intestinal stem cells. Two population of stem cells have been described in the intestine: proliferative crypt base columnar cells (CBCs), responsible of the constant renewal of the epithelium, and quiescent +4 stem cells, activated during regeneration after tissue damage. Our data shows that p57 is involved in maintaining the quiescence of the +4 reserve stem cells in a CDK independent manner. Indeed, p57KO mice exhibit an increased proliferation in the crypt caused by amplification of +4 stem cells and of the progenitor population (transit amplifying cells), while CBCs are not affected by loss of p57. Finally, our results show that p57 can inhibit Ascl2 transcriptional activity, and we identified new p57 partners that form this transcriptional repressor complex. This work could elucidate the role of p57 in intestinal tumorigenesis. The second aim of this project was to develop a new culture model to study intestinal stem cells. [...]

Les cellules souches adultes sont des cellules non différenciées, essentielles au le renouvellement constant de nos tissus. Elles produisent des cellules différenciées nécessaires au fonctionnement de nos organes, tout en maintenant un réservoir de cellules souches dans le tissu. Cet équilibre entre prolifération et différentiation cellulaire est crucial pour le maintien d’un état constant du tissu appelé homéostasie tissulaire. Entre identité « souche » et différenciation : Quels programmes génétiques contrôlent ces états ? Cette question suscite un intérêt majeur tant pour la recherche dans le domaine des cellules souches que pour les perspectives thérapeutiques qui en découlent. Dans cette optique, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du gène spen dans le contrôle des cellules souches intestinales chez Drosophila melanogaster. Une inactivation du gène spen est à l’origine d’une accumulation aberrante des cellules souches au sein de l’intestin de drosophile. La mise en place d’un protocole de purification par FACS des cellules souches, associé à un séquençage à grande échelle des ARN, a permis de mettre à jour les réseaux de gènes régulés par Spen dans les cellules souches. Ainsi, en combinant des techniques de génétique et d’analyses in vivo, ce travail montre que Spen est un facteur clé du processus de spécification des cellules souches intestinales et de la régulation de leur prolifération. Cette étude participe ainsi à la compréhension de la fonction moléculaire des protéines de la famille SPEN dans les cellules souches et les dérégulations à l’origine des pathologies auxquelles elles sont associées<br>Adult stem cells are non-differentiated cells that maintain tissue homeostasis by supplying differentiated cells while at the same time self-renewing. How is this balance between stem cell state and differentiated state controlled? This question became one of the major interests of the Stem cell research and Translation, mostly due to the potential therapeutic perspectives that it gives. Regarding this effort, this thesis work describes a new function of a gene call split-ends/spen in adult stem cell regulation in Drosophila intestine. SPEN familly is composed by essential genes, which codes conserved proteins from Plants to Metazoa. They are involved in key cellular processes such as cell death, differentiation or proliferation, and are associated with various molecular functions controlling transcriptional and post-transcriptional gene expression. We found that a spen inactivation in Drosophila intestine leads to an abnormal increase in adult stem cells. In this work, by combining genetics tools and in vivo stem cell analysis methods, we could show that Spen works as a key factor of intestinal stem cell commitment and plays a role in their proliferation control. How does genetics programs control cellular identity? In order to investigate the molecular signature of intestinal stem cells and progenitor cells knockdowned for spen, we combined genetics, cell sorting and mRNA sequencing analysis to uncovered Spen target genes regulated in intestinal stem cells. Here, we provide a new function of spen in adult stem cell regulation, which may also shed light on its mode of action in other developmental and pathological contexts