Epithelia - ok

Question 1

Définir un épithélium et indiquer ses fonctions physiologiques.

Answer 1

Un épithélium est un ensemble de cellules épithéliales unies les unes aux autres. Elles forment des couches continues mono/pluristratifiées, organisées en feuillets plats ou en formations tubulaires.

Les épithélia:

• Constituent l’interface entre le LEC et le milieu extérieur.
• Sont aussi présent au niveau des espaces liquidiens clos de l’organisme (→ délimitent le liquide transcellulaire).
• Sont polarisées.
• Forment les glandes endo/exocrines.

Physiologiquement, les épithélias sont des barrières :

• De séparation → compartimentalisation (≠ compositions)
• De protection → contre les agressions diverses (corps étrangers, organismes infectieux…)
• D’échanges → transport dirigé dans le sens de l’absorption ou de la sécrétion (transport vectoriel)

Un épithélium permet aussi le passage de l’eau et des solutés par 2 voies différentes :

• Transcellulaire
• Paracellulaire

Question 2

Citez les Familles de molécules d’adhésion cellulaire:

Answer 2

4 familles principales:

1. Cadérine
2. Ig-CAMs
3. Sélectines (GB,plaquettes, cell endotheliales)
4. Intégrines

Question 3

Expliquer l’importance physiologique des tight junctions.

Answer 3

Les tight junctions sont des jonctions intercellulaires qui conditionnent l’étanchéité de l’épithélium, càd la perméabilité de la voie paracellulaire.

Situées à l’apex de deux cellules voisines (strands en nid d’abeille), elles assurent tout d’abord la cohésion des cellules épithéliales. Participent à leur polarité en séparant 2 pôles membranaires distincts, le pôle apical et le pôle basolatéral.

La tight junction empêche la diffusion latérale de protéines et de lipides dans le plan de la membrane, entre les domaines apical et baso-latéral et participe à la polarité cellulaire .

Ces fonctions seront importantes car leur disfonctionnement peut être la cause de nombreuses pathologies ou maladies (maladie de Crohn).

Elles jouent aussi un rôle important dans l’absorption du glucose au niveau de l’intestin par exemple.

Question 4

Citer les principales protéines qui composent les tight junctions en expliquant brièvement leur rôle.

Answer 4

Les principales protéines qui composent les tight junctions sont :

Des protéines d’adhésion cellulaire :

• Claudine
  
  • ​→ responsable de la sélectivité ionique (boucle 1: filtre de sélectivité ionique) de la voie paracellulaire, se lie avec ZO1, 2 et 3 via motif PDZ de l’extrémité C-terminale intracytoplasmique.
  • C’est l’association de claudines au niveau du MEC qui forme une bande protéique entourant les cellules (boucle 2: assure adhésion intercellulaire).
• Occludine
• JAM

Des protéines adaptatrices :

• ZO1
• ZO2
• ZO3
• Cinguline

Assurant ancrage au cytosquelette (filament d’actine).

Question 5

Citez les rôles principaux des CAMs

Answer 5

Glycoprotéines transmembranares reliées au cytosquelette:

• assurant la liaison intercellulaire*_{<u> </u>(cadérine, Ig-CAMs, sélectines, intégrines)}
  
  • _​liaison homotypique (ex: cadérine E) - lie cellules adjacentes identiques
  • liaison hétérotypique - lie cellules différentes
  • liaison homophilique (si 2 CAMs identiques)
  • liaison hétérophilique (si 2 CAMs différentes)
• liant les cellules épithéliales à la matrice extracellulaire _{(intégrines)}
• rôle dans la signalisation intracellulaire
  
  • ​Les intégrines relient le cytosquelette de la cellule à la MEC:
    
    • ​hémidesmosomes lient MEC aux filaments intermédiaires
    • contacts focaux lient MEC aux filaments d’actine.

_{<u>NB: *</u>Les interactions latérales de CAMs d’une cellule forment des dimères et oligomères qui vont se lier aux complexes identiques de la cellule adjacente, permettant la formation d’un réseau de <strong>type velcro</strong>, assurant une adhésion solide entre les cellules adjacentes.}

Question 6

Décrivez brièvement les claudines et expliquez leur intérêt physiologique.

Answer 6

Les claudines forment des pores de 4Å de rayon, au niveau desquels se trouvent des charges négatives ou positives:

• assurant la sélectivité de charge et de taille de la voie paracellulaire (passage de petits solutés hydrophiles et d’ions).
  
  • via: boucle 1: “filtre de selectivité”, responsable de la perméabilité ionique de la voie paracellulaire.
• P_Na/P_Cl de 10 à 0,1 selon les épithélia
• déterminent la résistance électrique transépithéliale.
• assurent l’adhésion intercellulaire
  
  • ​via boucle 2, association de claudines au niveau de l’espace extracellulaire forme bande protéique
  • en se liant avec ZO1, 2 et 3 via motif PDZ de l’extrémité C-terminale intracytoplasmique
• imperméabilité aux macromolécules

Question 7

V/F le domaine basolatéral de l’hépatocyte entoure la cellule, tandis que le domaine basolatéral d’une cellule épithéliale classique est localisé au niveau d’une seule face.

Answer 7

FAUX

Le domaine APICAL de l’hépatocyte entoure la cellule.

Question 8

Comment se manifeste la polarité des cellules épithéliales?

Answer 8

• composition différente en lipide et protéines des domaines apical et basolatéral
  
  • présence de protéines de transport différentes au niveeau apical ou basolatéral conditionne l’absorption ou la sécrétion.
• morphologie différente des domaines apical (microvillosité) et basolatéral (invaginations).
• fonction différente (absorption pôle apical vs transduction pôle basolatéral)
• répartition asymétrique des organites intracellulaires
  
  • noyau + mitochondrie pôle basolatéral
  • vésicules sécrétoires pôle apical

Question 9

Définir un épithélium leaky :

Answer 9

Transporte de larges quantités de solutés et d’eau de façon iso- osmotique mais ne sont pas capables de maintenir un gradient transépithélial

Transport rapide par la voie paracellulaire

Absorption / sécrétion importante

Ex. Intestin grêle → absorption d’eau et de nutriments

Question 10

Définir un épithélium tight :

Answer 10

Maintient un gradient transépithélial mais ne transportent pas de grandes quantités de solutés et d’eau.

Transport par la voie transcellulaire

Ex. gastrique → sécrétion d’HCl, permet de développer un gradient de protons très élev

Question 11

Citer et expliquer brièvement les principales différences entre épithélium leaky et épithélium tight.

Citer un exemple d’épithélium leaky et tight en expliquant brièvement sa fonction physiologique.

Answer 11

Un épithélium leaky :

Modèle “Level Flow”: Maintien d’un gradient de potentiel électrochimique transmembranaire nul (Δμi=0) dans des conditions de flux net de i maximal.

Transporte de larges quantités de solutés et d’eau de façon iso-osmotique mais ne sont pas capables de maintenir un gradient transépithélial. Permet de transporter de grandes quantités d’eau et d’ions entre deux compartiments par les TJ perméables.
Transport rapide par la voie paracellulaire.
Absorption / sécrétion importante

Ex. Intestin grêle → absorption d’eau et de nutriments

Un épithélium tight :

Modèle pompe fuite “Static Head”: Maintient un gradient de potentiel électrochimique transmembranaire (transépithélial) stationnaire de i (Δμi≠0 et stable) mais ne transportent pas de grandes quantités de solutés et d’eau (flux net de i nul).

Permet de maintenir un gradient (électrochimique et osmotique) entre deux compartiments.
Transport par la voie transcellulaire.

Ex. gastrique → sécrétion d’HCl, permet de développer un gradient de protons très élevé.

Question 12

Expliquer comment le modèle pompe-fuite peut s’appliquer à un épithélium tight.

Answer 12

Condition « static-head » où l’on a un maintien d’un gradient de potentiel électrochimique transmembranaire stationnaire de i (Δμi≠0 et stable) dans des conditions de flux net de i nul.

Cette situation est approchée par les épithéliums tight.

Cela va permettre aux jonctions tights imperméables de réduire la fuite paracellulaire passive et de maintenir un gradient transépithélial important.

flux nul en présence d’une différence de potentiel électrochimique.

Question 13

Expliquer comment le modèle pompe-fuite peut s’appliquer à un épithélium leaky.

Answer 13

Condition « level flow » correspond au maintien d’un gradient de potentiel électrochimique transmembranaire nul dans des conditions de flux net de i maximal. Dans cette situation les tight junctions leaky séparent des milieux de composition relativement proche.

On aura un “Δμi”proche de 0 réduit les fuites passives par la voie paracellulaire et permet aux pompes de travailler contre un gradient fortement réduit.

De plus, on aura une absorption / réabsorption iso-osmotique et en grandes quantités permettant de maintenir une composition relativement similaire des milieux de part et d’autre de l’épithélium.

On aura donc un flux maximal en absence de différence de potentiel électrochimique.

Question 14

Expliquer en vous aidant d’un schéma le mécanisme d’absorption ou de réabsorption iso-osmotique de l’eau au niveau d’un épithélium leaky.

Préciser et expliquer les différentes protéines de transport impliquées. Citer un exemple.

Answer 14

Mécanisme d’absorption iso-osmotique de l’eau : Dans l’intestin grêle ou TP rénal.

On aura un passage d’eau aisé grâce à la présence d’aquaporines basolatérales et apicales et à une perméabilité élévée de la voie paracellulaire.

L’absorption de l’eau peut se produire suite à des gradients osmotiques transépithéliaux très faibles, d’à peine 1 à 2 mosm/kg, et l’absorption est considérée comme iso-osmotique.

Na+/K+ ATP_ase permet de générer une faible différence de pression osmotique au niveau de l’espace intercellulaire et des invaginations basolatérales et transporte activement les ions Na+.

C’est cette différence de pression osmotique locale qui attire l’eau du pôle apical vers le pôle basolatéral (légèrement hyperosmotique) et permet d’assurer une absorption qui peut être considérée comme iso-osmotique.

Par la suite, le passage d’eau dans le capillaire intestinal (ou péritubulaire rénal) se fera par convection.

Question 15

Expliquez en vous aidant d’un schéma l’absorption hypo-osmotique de l’eau au niveau d’un épithélium tight.

Answer 15

Question 16

Expliquer en vous aidant d’un schéma le mécanisme d’absorption ou de réabsorption de Na+ au niveau d’un épithélium tight. Préciser et expliquer les différentes protéines de transport impliquées. Citer un exemple

Answer 16

Dans le colon distal ; tubule collecteur

Passage transcellulaire de Na+ :

• entrée apicale passive de Na+ via des canaux ENaC, le gradient électrochimique de Na+ est maintenu par la Na⁺ K⁺ -ATPase.
• sortie basolatérale active du Na+ via la Na⁺-K⁺ ATPase et recyclage du K⁺ via les canaux K⁺ basolatéraux.

Passage paracellulaire de Cl- :

• ddp transépithéliale élevée (-20 à -50 mV), le Cl^- suit par la voie paracellulaire pour assurer l’électroneutralité ==> couplage électrique.

L’eau suit le NaCl pour assurer l’équilibre osmotique ==> couplage osmotique.

Question 17

Expliquer en vous aidant d’un schéma le mécanisme d’absorption ou de réabsorption de Na+ au niveau d’un épithélium leaky.

Préciser et expliquer les différentes protéines de transport impliquées. Citer un exemple

Answer 17

Au niveau d’un épithélium leaky : Absorption de Na⁺ / glucose ==> tubule proximal et intestin grêle

Passage transcellulaire de Na+ :

• entrée apicale via le cotransporteur SGLT, le gradient électrochimique du Na+ favorable est entretenue par la Na+ - K+ ATPase
• sortie basolatérale active du Na+ via la Na⁺,K⁺-ATPase et recyclage du K+ via canaux K basolateraux
• sortie basolatérale passive du glucose par diffusion facilité via GLUT2.

Passage paracellulaire de Cl- :

ddp transépithéliale faible → Cl^- suit par la voie paracellulaire pour assurer l’éléctroneutralité ==> couplage électrique.

L’eau suit le NaCl et le glucose pour assurer l’équilibre osmotique ==> couplage osmotique.

Question 18

L’amiloride agit au niveau…

Answer 18

…des canaux ENaC

Question 19

Expliquer en vous aidant d’un schéma le mécanisme de sécrétion de Cl- au niveau d’un épithélium leaky. Préciser et expliquer les différentes protéines de transport impliquées. Citer un exemple

Answer 19

Au niveau Epithélium respiratoire et de l’intestin grêle.

Sécrétion de Chlore drivée par la Na⁺,K⁺-ATPase

Passage transcellulaire de chlore

• entrée basolatérale de TA 2aire, via le cotransporteur NKCC1 (Na+/K+/2Cl-) et recyclage du K+ via des canaux K+ basolatéraux.
• Sortie passive de chlore via le CFTR

Passage paracellulaire de Na+:

• la ddp transépithéliale (-2 à -3mV) permet au Na+ de suivre par la voie paracellulaire pour assurer l’électroneutralité ==> couplage électrique

L’eau suit le NaCl pour assurer l’équilibre osmotique ==> couplage osmotique.