Résumé :

VPS34, la seule phosphatidylinositol 3-kinase de classe III, est un régulateur central de l'autophagie et du trafic endosomal. Malgré ses rôles établis dans de multiples tissus, sa fonction dans l'épithélium intestinal demeure inexplorée. L'épithélium intestinal subit un renouvellement continu mené par les cellules souches intestinales (ISC) Lgr5⁺, et son intégrité dépend de programmes étroitement coordonnés de prolifération, différenciation et mort cellulaire. Les ISC étant à l'origine du cancer colorectal, il est essentiel de comprendre les mécanismes régulant leur prolifération et leur différenciation. Pour étudier la fonction de VPS34 dans l'épithélium intestinal, nous avons généré un modèle murin knockout inductible, spécifique de l'épithélium (VilCreERT2Vps34fl/fl). La délétion de Vps34 provoque une entérite fatale  en huit jours, caractérisée par une mort cellulaire importante accompagnée d’une hyperprolifération compensatoire, perte des lignées différenciées, rupture jonctionnelle et infiltration immunitaire. Mécanistiquement, la perte de VPS34 altère à la fois le flux autophagique, mis en évidence par l'accumulation de p62 et l'augmentation du ratio LC3-I/LC3-II, et le trafic endosomo-lysosomal, comme l'indique la distribution altérée des endosomes Rab5⁺ et Rab7⁺ et des lysosomes LAMP1⁺. En cohérence avec le rôle de VPS34 dans la division cellulaire, nous avons identifié des anomalies mitotiques majeures et une accumulation de corps intermédiaires. Le séquençage d'ARN en cellule unique révèle une perte globale de l'identité épithéliale intestinale et une déplétion marquée du pool d'ISC Lgr5⁺/OLFM4⁺. Cette déplétion est accompagnée d'une amplification de la population de revival stem cells (RevSC), caractérisée par l'activation du programme régénératif dépendant de YAP. Le séquençage d'ARN  révèle une reprogrammation extensive, incluant une sous-régulation des voies métaboliques et des transporteurs épithéliaux, ainsi qu'une activation des réponses inflammatoires et immunitaires. Les analyses ultrastructurales montrent une perte des microvillosités et de sévères défauts de barrière, associés à une infiltration de cellules immunitaires. Les organoïdes intestinaux dérivés d'une déplétion in vivo de Vps34 ne sont pas viables, au contraire, ceux issus d'une délétion ex vivo, bien que viables, présentent une forte mort cellulaire entraînant leur mort après 2 passages suivant le traitement au 4OH-TAM, démontrant une exigence cellulaire-autonome de VPS34 pour la survie épithéliale. L'investigation des mécanismes de mort cellulaire a identifié l'activation combinée de trois voies de mort cellulaire régulée: l'apoptose extrinsèque, la disulfidptosis et la nécroptose. La mort cellulaire est indépendante de p53, démontré par l'absence de sauvetage phénotypique chez les souris double knockout Vps34;Trp53. L'inhibition conjointe de l'apoptose et de la nécroptose in vitro permet un sauvetage partiel de la viabilité des organoïdes. Ces résultats révèlent un rôle jusqu'alors non reconnu de VPS34 en tant que régulateur central de l'homéostasie et du devenir cellulaire dans l'épithélium intestinal, identifiant une réponse de mort cellulaire multi-voies convergente qui submerge le programme régénératif endogène médié par les RevSC.