Les facteurs transcriptionnels CUX1 et HNF4[alpha] sont impliqués dans le renouvellement de l'épithélium intestinal, les maladies inflammatoires intestinales et le cancer colorectal

HNF4[alpha] est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires hormonaux dont le rôle dans l'organogenèse et le maintien des fonctions hépatiques est de mieux en mieux décrit. Cependant, son rôle dans le développement et le maintien des fonctions gastrointestinales est peu connu. Il en va de même pour le facteur de transcription CUX1 au sein de de la muqueuse intestinale. Nous avons ainsi décidé d'utiliser l'invalidation conditionnelle d' HNF4[alpha] (HNF4[alpha] [exposant]fx/fx) dans l'épithélium intestinal grâce à l'expression de la Cre-recombinase sous le contrôle du promoteur de 12.4 kb de la Villine (12.4kb-Villin .Cre). Les épithélia de l'intestin grêle et du côlon ont été étudiés au niveau de leur morphologie, de leur prolifération, de leur différenciation et de leur fonction à différents temps du développement de la souris. Nous avons dans un premier temps constaté que la morphogenèse de ces tissus se déroule normalement. Nous avons cependant observé que l'épithélium de l'intestin grêle présentait une légère augmentation de la prolifération et une modification des populations différenciées au profit des cellules entéroendocrines et caliciformes. Nous avons également identifié une réduction de la conductance de l'épithélium colique du à une dérégulation des canaux, transporteurs et pores impliqués dans la régulation du transport ionique. Des cibles directes d'HNF4[alpha], tel que la claudine-15, ont vu leur expression diminuer chez les animaux mutants ainsi que dans les maladies inflammatoires intestinales durant lesquelles HNF4[alpha] est réduit en expression. Cette modification dans le rôle crucial de la réabsorption des fluides auquel l'épithélium colique participe a eu pour effet d'entrainer une colite spontanée ressemblant à la colite ulcéreuse chez l'humain. En effet, une augmentation de l'inflammation, une augmentation du recrutement de leucocytes, une augmentation de la prolifération et une apparition de dysplasie épithéliale ont été observées. Les épithélia du grêle et du côlon ont également présenté une augmentation du stress oxydatif et de l'apoptose qui s'est avérée être protectrice contre la perte d'hétérozygocité de l'allèle Apc dans le modèle murin de tumorigenèse Apc Min/+ . En effet, les animaux pour lesquels l'invalidation de l'expression d'HNF4[alpha] a été effectuée par la Villine-Cre (Apc[exposant Min/+] HNF4[alpha] [exposant [delta]1EC] ), ont montré une réduction de 70% du nombre de polypes dans l'intestin grêle et une réduction de 90% du nombre de polypes dans le côlon. L'analyse des gènes impliqués dans la réduction des espèces réactives de l'oxygène a permis d'identifier la GSTK1 comme une nouvelle cible directe d'HNF4[alpha] tant dans l'épithélium de l'intestin grêle que dans le cancer colorectal. En effet, l'expression d'HNF4[alpha] chez les patients atteints du cancer colorectal s'est avérée augmentée chez 31 patients sur les 40 analysés. Ces augmentations oscillent entre 50 et 100% chez 22% des patients et de 100% et plus chez 40% des patients analysés ( n = 40). Les animaux Cux1[delta]HD ont quant à eux été étudiés au niveau de leur susceptibilité à un stress inflammatoire. Nous avons démontré que l'expression de CUX1 est nécessaire à la protection de l'inflammation aigüe et chronique et que les patients atteints des maladies inflammatoires intestinales répondent en augmentant l'expression de ce facteur. Nous croyons que l'expression de CUX1 permet de tempérer la réponse inflammatoire et permet aussi la migration et la prolifération de l'épithélium colique en réponse aux blessures causées par l'inflammation soutenue. Collectivement, ces études démontrent l'importance du réseau de régulation transcriptionnelle dans les voies gastrointestinales pour le maintien de l'homéostasie proliférative, fonctionnelle et inflammatoire de l'épithélium. La modulation de ces facteurs durant les pathologies suggère la possibilité d'intervenir thérapeutiquement sur ces facteurs afin de contrôler leurs cibles et ainsi contrer l'apparition, la progression ou la chronicité de ces maladies

Loss of Hepatocyte-Nuclear-Factor-4α Affects Colonic Ion Transport and Causes Chronic Inflammation Resembling Inflammatory Bowel Disease in Mice

BACKGROUND: Hnf4alpha, an epithelial specific transcriptional regulator, is decreased in inflammatory bowel disease and protects against chemically-induced colitis in mice. However, the precise role of this factor in maintaining normal inflammatory homeostasis of the intestine remains unclear. The aim of this study was to evaluate the sole role of epithelial Hnf4alpha in the maintenance of gut inflammatory homeostasis in mice. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We show here that specific epithelial deletion of Hnf4alpha in mice causes spontaneous chronic intestinal inflammation leading to focal areas of crypt dropout, increased cytokines and chemokines secretion, immune cell infiltrates and crypt hyperplasia. A gene profiling analysis in diseased Hnf4alpha null colon confirms profound genetic changes in cell death and proliferative behaviour related to cancer. Among the genes involved in the immune protection through epithelial barrier function, we identify the ion transporter claudin-15 to be down-modulated early in the colon of Hnf4alpha mutants. This coincides with a significant decrease of mucosal ion transport but not of barrier permeability in young animals prior to the manifestation of the disease. We confirm that claudin-15 is a direct Hnf4alpha gene target in the intestinal epithelial context and is down-modulated in mouse experimental colitis and inflammatory bowel disease. CONCLUSION: Our results highlight the critical role of Hnf4alpha to maintain intestinal inflammatory homeostasis during mouse adult life and uncover a novel function for Hnf4alpha in the regulation of claudin-15 expression. This establishes Hnf4alpha as a mediator of ion epithelial transport, an important process for the maintenance of gut inflammatory homeostasis

Les facteurs transcriptionnels CUX1 et HNF4[alpha] sont impliqués dans le renouvellement de l'épithélium intestinal, les maladies inflammatoires intestinales et le cancer colorectal

HNF4[alpha] est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires hormonaux dont le rôle dans l'organogenèse et le maintien des fonctions hépatiques est de mieux en mieux décrit. Cependant, son rôle dans le développement et le maintien des fonctions gastrointestinales est peu connu. Il en va de même pour le facteur de transcription CUX1 au sein de de la muqueuse intestinale. Nous avons ainsi décidé d'utiliser l'invalidation conditionnelle d' HNF4[alpha] (HNF4[alpha] [exposant]fx/fx) dans l'épithélium intestinal grâce à l'expression de la Cre-recombinase sous le contrôle du promoteur de 12.4 kb de la Villine (12.4kb-Villin .Cre). Les épithélia de l'intestin grêle et du côlon ont été étudiés au niveau de leur morphologie, de leur prolifération, de leur différenciation et de leur fonction à différents temps du développement de la souris. Nous avons dans un premier temps constaté que la morphogenèse de ces tissus se déroule normalement. Nous avons cependant observé que l'épithélium de l'intestin grêle présentait une légère augmentation de la prolifération et une modification des populations différenciées au profit des cellules entéroendocrines et caliciformes. Nous avons également identifié une réduction de la conductance de l'épithélium colique du à une dérégulation des canaux, transporteurs et pores impliqués dans la régulation du transport ionique. Des cibles directes d'HNF4[alpha], tel que la claudine-15, ont vu leur expression diminuer chez les animaux mutants ainsi que dans les maladies inflammatoires intestinales durant lesquelles HNF4[alpha] est réduit en expression. Cette modification dans le rôle crucial de la réabsorption des fluides auquel l'épithélium colique participe a eu pour effet d'entrainer une colite spontanée ressemblant à la colite ulcéreuse chez l'humain. En effet, une augmentation de l'inflammation, une augmentation du recrutement de leucocytes, une augmentation de la prolifération et une apparition de dysplasie épithéliale ont été observées. Les épithélia du grêle et du côlon ont également présenté une augmentation du stress oxydatif et de l'apoptose qui s'est avérée être protectrice contre la perte d'hétérozygocité de l'allèle Apc dans le modèle murin de tumorigenèse Apc Min/+ . En effet, les animaux pour lesquels l'invalidation de l'expression d'HNF4[alpha] a été effectuée par la Villine-Cre (Apc[exposant Min/+] HNF4[alpha] [exposant [delta]1EC] ), ont montré une réduction de 70% du nombre de polypes dans l'intestin grêle et une réduction de 90% du nombre de polypes dans le côlon. L'analyse des gènes impliqués dans la réduction des espèces réactives de l'oxygène a permis d'identifier la GSTK1 comme une nouvelle cible directe d'HNF4[alpha] tant dans l'épithélium de l'intestin grêle que dans le cancer colorectal. En effet, l'expression d'HNF4[alpha] chez les patients atteints du cancer colorectal s'est avérée augmentée chez 31 patients sur les 40 analysés. Ces augmentations oscillent entre 50 et 100% chez 22% des patients et de 100% et plus chez 40% des patients analysés ( n = 40). Les animaux Cux1[delta]HD ont quant à eux été étudiés au niveau de leur susceptibilité à un stress inflammatoire. Nous avons démontré que l'expression de CUX1 est nécessaire à la protection de l'inflammation aigüe et chronique et que les patients atteints des maladies inflammatoires intestinales répondent en augmentant l'expression de ce facteur. Nous croyons que l'expression de CUX1 permet de tempérer la réponse inflammatoire et permet aussi la migration et la prolifération de l'épithélium colique en réponse aux blessures causées par l'inflammation soutenue. Collectivement, ces études démontrent l'importance du réseau de régulation transcriptionnelle dans les voies gastrointestinales pour le maintien de l'homéostasie proliférative, fonctionnelle et inflammatoire de l'épithélium. La modulation de ces facteurs durant les pathologies suggère la possibilité d'intervenir thérapeutiquement sur ces facteurs afin de contrôler leurs cibles et ainsi contrer l'apparition, la progression ou la chronicité de ces maladies

Loss of Smad5 leads to the disassembly of the apical junctional complex and increased susceptability to experimental colitis

The regulation of intestinal epithelial cell adhesion and migratory properties is often compromised in inflammatory bowel disease (IBD). Despite an increasing interest in Bmp signaling in gut pathologies, little is known of the specific roles played by individual Smads in intestinal epithelial functions. In the present study, we generated a mouse model with deletion of Smad5 transcriptional effector of the Bmp signaling pathway exclusively in the intestinal epithelium. Proliferation, migration and apical junctional complex (AJC) protein expression were analyzed by immunofluorescence and Western blot. Human intestinal biopsies from control and IBD patients were analyzed for SMAD5 gene transcript expression by qPCR. Smad5(ΔIEC) and control mice were subjected to dextran sulfate sodium (DSS)-induced experimental colitis and their clinical and histological symptoms were assessed. Loss of Smad5 led to intestinal epithelial hypermigration and deregulation of the expression of claudin-1 and claudin-2. E-cadherin was found to be equally expressed but displaced from the AJC to the cytoplasm in Smad5(ΔIEC) mice. Analysis of SMAD5 gene expression in human IBD patient samples revealed a significant downregulation of the gene transcript in Crohn's disease and Ulcerative Colitis samples. Smad5(ΔIEC) mice exposed to experimental DSS colitis were significantly more susceptible to the disease and had impaired wound healing during the recovery phase. Our results support that Smad5 is partly responsible for mediating Bmp signals in intestinal epithelial cells. In addition, deficiency in epithelial Smad5 leads to the deregulation of cell migration by disassembling the AJC with increasing susceptibility to experimental colitis and impairment in wound healing.status: publishe