▼ Les courts ARN non codants tels que les microARN, les piARN et les siARN sont de petites molécules d’ARN de 20 à 30 nucléotides de long qui sont très bien conservées au cours de l’évolution. Elles s’associent à des protéines Argonautes afin de former un complexe effecteur appelé RISC (RNA induced silencing complex). Ces courtes séquences, ne codant pour aucune protéine, agissent comme de puissants régulateurs de l’expression des gènes. De nombreuses évidences supportent qu’une dérégulation du niveau d’expression de ces courts ARN non codants contribue au développement et au maintien de nombreuses pathologies telles que le cancer. De ce fait, il est essentiel pour la cellule de contrôler la stabilité des courts ARN non codants. Le contrôle de la maturation et de la stabilité de ces courts ARN non codants sont des mécanismes peu connus. L’objectif principal de mon doctorat a donc été de mieux comprendre comment le niveau des courts ARN non codants est contrôlé. Afin d’étudier plus en détail comment le niveau des microARN est régulé, nous avons identifié la phosphatase PPM-2 (PP2Cα chez l’humain) et l’E3 ubiquitine ligase HECD-1 (HectD1 chez l’humain) comme étant de nouveaux interacteurs du complexe de dégradation des microARN. Nous avons utilisé des approches de génétique et de biologie moléculaire chez le nématode C. elegans, pour étudier le rôle de la perte de fonction de ppm-2 et d’hecd1 dans la voie des courts ARN non codants. Nos travaux ont montré que la perte de fonction de ppm-2 induit des défauts développementaux qui sont associés à des défauts de la voie des microARN. De plus, l’absence de ppm-2 exacerbe les phénotypes développementaux observés dans des animaux où la voie des microARN est altérée. De manière intéressante, chez le mutant ppm-2, nous avons constaté que d’autres voies de courts ARN non codants, telles que la voie des piARN et celle de l’endosiARN nucléaire, sont affectées. Du point de vue moléculaire, nous avons observé une déstabilisation du niveau d’expression de plusieurs protéines Argonautes dans le mutant ppm-2. En effet, ces dernières sont envoyées à la dégradation par la voie du protéasome seulement chez des animaux mutés pour ppm-2. Concernant l’étude de HECD1, nous avons remarqué que la perte de fonction de cette ubiquitine ligase entrainait une diminution de la progéniture et une létalité embryonnaire attribuable à des défauts dans la gamétogénèse. De plus, nous avons observé une accumulation de miARN fonctionnels chez des animaux mutés pour hecd-1. L’ubiquitine ligase HECD-1 pourrait être impliquée dans la transcription ou la dégradation des miARN. En conclusion, nos résultats suggèrent que PPM-2 permet de contrôler la stabilité des protéines Argonautes en les dirigeant dans une voie alternative de dégradation et que l’ubiquitine ligase HECD-1 pourrait être impliquée dans la régulation des miARN en modulant leur transcription ou leur dégradation. Mes travaux de doctorat nous ont permis de mettre en lumière un nouveau modulateur des courts ARN non codants, PPM-2, qui agit via le… Advisors/Committee Members: Simard, Martin.

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Les protéines de choc thermique (HSP) jouent un rôle crucial dans le maintien de l’intégrité du protéome et le contrôle de qualité des protéines. BCL-2-associated athanogene 3 (BAG3) est un co-chaperon moléculaire particulier qui peut s’associer avec différents systèmes d’HSPs : les chaperons HSPA (HSC/HSP70) et HSPB, en particulier HSPB8. Bien que l’implication des HSPA dans les fonctions de BAG3 associées au contrôle de qualité soit caractérisée, le rôle d’HSPB8 demeure incompris. Ainsi l’objectif de cette thèse est de préciser l’implication d’HSPB8 dans le contexte du stress protéotoxique engendré par l’inhibition du protéasome qui conduit à la séquestration des protéines polyubiquitinées à l’agrésome et à leur dégradation par autophagie. Nous avons mis en évidence un rôle précoce d’HSPB8 dans la séquestration des protéines ubiquitinées, qui ne semble pas requérir sa liaison à BAG3 mais qui potentialiserait la formation de l’agrésome. Nos résultats suggèrent qu’HSPB8 favorise des modifications post-traductionnelles sur p62/SQSTM1, dont la phosphorylation sur la sérine 349, et son couplage au co-chaperon BAG3. Cela faciliterait la formation de micro-agrégats cytoplasmiques et de l’agrésome ainsi que l’activation de la voie de signalisation protectrice Nrf2 suite à la séquestration de la protéine adaptatrice Keap1. De plus, nous avons mis en évidence une déstabilisation des interactions entre BAG3, HSPB8 et p62/SQSTM1 avec le mutant BAG3 (P209L) dont la mutation est localisée sur un des motifs de liaison à HSPB8. L’expression de ce mutant s’accompagne d’une diminution de l’activation de la voie Nrf2 en réponse au stress qui pourrait contribuer au mécanisme pathologique dans les myopathies associées à cette mutation. Enfin, une analyse dynamique de la disparition de l’agrésome suggère que son élimination requiert une étape de désagrégation qui serait suivie par sa dégradation par voie autophagique. Nous avons montré un rôle de BAG3 dans la disparition de cette structure suggérant que le co-chaperon agit via sa fonction dans l’autophagie. En revanche, HSPB8 ne semble pas participer pas à cette activité de dégradation de l’agrésome, et pourrait au contraire l’inhiber. Ainsi, cette étude met en évidence un nouveau rôle d’HSPB8 dans la séquestration précoce de protéines dénaturées, grâce à laquelle HSPB8 pourrait participer à la formation d’une plateforme facilitant la signalisation aux voies de stress. HSPB8 coopère avec BAG3 au ciblage des protéines dénaturées à l’agrésome, en vue de leur dégradation par autophagie, en favorisant notamment le couplage de BAG3 à un de ses partenaires clé, l’adaptateur autophagique p62/SQSTM1. De plus, le complexe HSPB8-BAG3 prend part à l’activation de voies de signalisation protectrice en réponse au stress ce qui pourrait avoir des implications dans les maladies musculaires associées aux mutations de BAG3 ainsi que dans le contexte du cancer.

Heat shock protein (HSP) play crucial role in the maintenance of the proteome integrity and in protein quality control. BCL-2-associated…

Advisors/Committee Members: Lavoie, Josée.

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Les propriétés biochimiques de la chromatine peuvent être modulées par l'incorporation de variants d'histones dans la chromatine. Le variant macroH2A contient un domaine amino-terminal typique de l'histone H2A, fusionné à un domaine appelé "domaine macro". A ce jour, trois protéines macroH2A ont été identifiées: macroH2A1.1 et macroH2A1.2 résultant d'un épissage alternatif et macroH2A2. Elles ont été majoritairement associées à la formation de l'hétérochromatine et à la répression transcriptionnelle. L'état de l'art montre ainsi une implication de macroH2A1 dans de nombreux mécanismes cellulaires tels que l'inactivation du chromosome X, la sénescence, le développement cellulaire, la régulation transcriptionnelle et les cassures double brin de l'ADN. Nombres de ces processus sont impliqués dans la formation de cancers, faisant de macroH2A1 un élément important à considérer. Son expression a d'ailleurs été corrélée au développement de nombreux cancers tel que ceux du poumon, du colon, de la peau ou du sein. De par les différences structurales, de liaisons à des ligands et les nombreuses controverses observées dans la littérature entre macroH2A1.1 et macroH2A1.2, il paraît essentiel d'étudier séparément chacun de ces deux variants sans pour autant négliger l'importance de leur interconnexion. Récemment, nous avons déterminé que le niveau d'expression de macroH2A1.1 corrélait spécifiquement avec les cancers du sein triple négatif (TNBC). Au niveau moléculaire, cette association se traduit par une corrélation positive entre le niveau d'expression de macroH2A1.1 et les caractéristiques moléculaires de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Dans ce contexte, le but de ma thèse a été d'identifier les propriétés biochimiques de macroH2A1.1 dans plusieurs modèles cellulaires du cancer du sein à l'aide d'un anticorps spécifiquement dirigé contre macroH2A1.1 produit au sein du laboratoire. L'ensemble de ce travail a permis l'identification d'une forme mono-ubiquitinylée de macroH2A1.1 sur sa lysine 123. Les outils techniques mis en œuvre ont également permis d'identifier cette forme modifiée en association avec les duplexes ARN : ADN. Les résultats présentés dans cette thèse permettront de mieux comprendre l'importance des modifications post-traductionnelles des variants d'histone et d'ouvrir un nouveau champ d'exploitation dans la définition des rôles de ce variant.

Biochemical properties of chromatin can be modulated by incorporation of histone variants in chromatin. MacroH2A has a amino-terminal domain typical of a full-length H2A, fused to a "macro domain". To date, three macroH2A have been identified: macroH2A1.1 and macroH2A1.2 which are alternative spliced variants and macroH2A2. They have been principally associated to heterochromatin formation and transcriptional repression. State of art shows that macroH2A1 is associated to various cellular mechanisms such as chromosome X inactivation, senescence, cellular development, transcriptional regulation and DNA double strand breaks. Many of these processes are…

Advisors/Committee Members: Bystricky, Kerstin (thesis director), Lavigne, Anne-Claire (thesis director).

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La voie endo-lysosomale dirige les récepteurs membranaires vers le processus de dégradation lysosomale. En bref, les récepteurs sont marqués par l'ubiquitine, envoyés vers les endosomes précoces puis, pris en charge pas le système ESCRT (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport) et intégrés dans des vésicules intraluminales. Ce système est composé des complexes ESCRT-0, I, II, II et VPS4. Certaines protéines ESCRT sont aussi recrutées lors de processus topologiquement similaires comme la cytokinèse ou le bourgeonnment viral de certains virus enveloppés. AMSH (Associated Molecule of the SH3 domain of STAM) est une ubiquitine-hydrolase associée au système ESCRT qui hydrolyse les chaînes d'ubiquitine liées par leur lysine K63. Elle interagit directement avec ESCRT-0 via la sous-unité STAM et avec les membres CHMP1A, 1B et 3 d'ESCRT-III. Bien qu'AMSH pourait recruter ces protéines ESCRT ou être elle-même recrutée par celles-ci, le mécanisme d'activation de son activité d'hydrolase est encore méconnu. Afin de mieux comprendre les bases structurales de l'activation d'AMSH, j'ai essayé danalyser des formes recombinantes de cette protéine par cristallographie aux rayons X et par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) ce qui m'a permis d'obtenir deux modèles à basse résolution. De plus, j'ai caractérisé par SPR (Surface Plasmon Resonance) les interactions entre AMSH et CHMP1A, 1B et 3 et déterminé les résidus clefs du dernier complexe. Cela a montré que les surfaces d'interaction employées par le domaine MIT d'AMSH ne sont pas les mêmes pour CHMP3 et CHMP1A/1B. J'ai aussi découvert que l'activité enzymatique d'AMSH seule est très faible ce qui impliquerait une auto-inhibition en solution. L'hydrolyse des chaînes d'ubiquitine liées par leur lysine K63 pourrait alors être activée par une construction de STAM comprenant le domaine SH3 ainsi que les domaines liant l'ubiquitine VHS et/ou UIM.

The endosomal pathway targets plasma membrane receptors for lysosomal degradation. Briefly, receptors are tagged by an ubiquitin, delivered to the early endosome and sorted into intraluminal vesicles by the ESCRT (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport) machinery, composed of ESCRT-0, -I, -II- -III and the VPS4 complex. Some ESCRts are also recruited during topologically similar processes such as cytokinesis and budding of some enveloped viruses. AMSH (Associated Molecule of the SH3 domain of STAM) is an ESCRT associated ubiquitin-hydrolase which hydrolyses K63-linked ubiquitin chains. AMSH interacts directly with the ESCRT-0 subunit STAM and ESCRT-III members CHMP1A, CHMP1B and CHMP3. Although AMSH may either recruit these ESCRTs are maybe recruited by these ESCRTs, little is known about the activation mechanism of its hydrolase activity. In order to understand the structural basis for AMSH activation I attempted to analyze recombinant forms of AMSH by X-ray crystallography and SAXS, which produced low resolution models of AMSH. I further characterized AMSH interactions with CHMP1A, CHMP1B and CHMP3 by SPR…

Advisors/Committee Members: Weissenhorn, Winfried (thesis director).

▼ L’ubiquitinylation est une modification post-traductionnelle qui peut moduler la localisation, les interactions ou encore la stabilité d’une protéine. Cette dernière est impliquée dans presque tous les processus cellulaires tels que la réplication et la réparation de l’ADN, dans le contrôle du cycle cellulaire, dans la réponse du système immunitaire. Pour s’attacher de manière covalente à son substrat, cette dernière a besoin d’une machinerie enzymatique qui implique les protéines E1, E2 et E3. Ce sont les protéines de la classe des E3 qui sont responsables de la reconnaissance des substrats. Les protéines DDB1-Cul4 forment l’un des complexes de cette famille responsable de l’ubiquitinylation de nombreuses protéines impliquées dans divers mécanismes cellulaires. Pour cibler ses différents substrats, il utilise des protéines de reconnaissance nommées DCAF. Cette famille de protéines se compose de près de 60 membres qui ont été caractérisés pour la plupart par des études à large échelle de protéomique et de bio-informatique. Dans la première partie de cette thèse, nous avons utilisé différentes approches de protéomique afin de valider l’appartenance de ces protéines à cette famille et aussi d’identifier par une seconde approche les cibles de chacune de celles-ci. La seconde partie de ce travail porte sur la caractérisation du gène UBBP4 qui a initialement été annoté comme pseudogène de l’ubiquitine. Cependant, grâce à la découverte de petits cadres de lecture alternatif (altORF) et à la réanalyse de données de spectrométrie de masse, nous avons identifié 3 variants de l’ubiquitine provenant du gène UBBP4 reclassant ainsi ce dernier comme gène fonctionnel. Tous ces variants ont la caractéristique de présenter des mutations comparativement à la séquence de l’ubiquitine canonique. Plus précisément, l’un des variants, que nous avons nommé UbKEKS, présente des différences fonctionnelles comparativement à l’ubiquitine en ce qui regarde la dégradation protéasomale. Par spectrométrie de masse, nous avons identifié les cibles de cette nouvelle modification post-traductionnelle qui présentent des cibles communes avec l’ubiquitine. Finalement, des cellules inactivées pour le gène UBBP4 présentent un retard de croissance avec la présence de nucléole significativement plus gros. La découverte de ces nouveaux variant, de leur cible et de la mise en évidence de phénotype dû à la délétion de ce gène ouvre la porte sur un nouvel aspect des modifications post-traductionnelles. Advisors/Committee Members: Boisvert, François Michel (advisor).

▼ L’Hypertension Hyperkaliémique Familiale (FHHt) est une forme rare d’hypertension artérielle associée à une hyperkaliémie et une acidose métabolique hyperchlorémique. Ces troubles sont corrigés par les diurétiques thiazidiques qui inhibent le co-transporteur Na+-Cl- NCC exprimé dans le néphron distal. Cette sensibilité aux diurétiques thiazidiques a laissé́ supposer que la FHHt est causée par une activation de NCC. En 2001, des mutations, de type gain-de-fonction, responsables de la FHHt ont été découvertes dans les gènes codant les sérine-thréonine kinases WNK1 et WNK4 [With No (K) lysine]. Des études in vitro ont montré que WNK1 et WNK4 stimulent NCC de façon indirecte, via la phosphorylation et l'activation de la kinase SPAK (Ste20 like Proline-Alanine rich Kinase). In vivo, l’activation de SPAK joue un rôle central dans le développement de la FHHt due aux mutations de WNK4. L'implication de SPAK n'a pas été définie dans le cas des mutations de WNK1. Nous avons donc croisé les souris WNK1+/FHHt, porteuses d'une mutation FHHt de WNK1, avec les souris SPAK243A/243A, porteuses d’une mutation abolissant l’activation de SPAK par les WNK. L’ensemble des phénotypes observés chez les souris WNK1+/FHHt est corrigé chez les souris WNK1+/FHHt:SPAK243A/243A démontrant ainsi le rôle central de SPAK dans la FHHt causée par les mutations WNK1. En 2012, de nouvelles mutations ont été identifiées dans les gènes codant CUL3 et KLHL3, deux composants d’un complexe ubiquitine ligase. Comme les mutations de WNK1 et WNK4, ces mutations entraînent une augmentation de l’expression de WNK1 et de WNK4. De façon inattendue, les patients FHHt porteurs d'une mutation CUL3 présentent un phénotype plus sévère que les autres. Des études suggèrent que ces mutations perturbent la fonction non seulement du néphron distal mais également des artères. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons généré et comparé deux modèles de souris : les souris pgk-Cul3Δ9, exprimant la mutation Cul3 de façon ubiquitaire, comme les patients, et les souris sm22-Cul3Δ9, exprimant la mutation uniquement dans les cellules musculaires vasculaires lisses. Les deux modèles sont hypertendus, mais les souris pgk-Cul3Δ9 le sont significativement plus que les souris sm22-Cul3Δ9, ce qui prouve que l’hypertension causée par les mutations Cul3 résulte du cumul d’une atteinte rénale et vasculaire. Récemment, de nouvelles mutations faux-sens d'un domaine dit acide de WNK1 ont été identifiées dans un petit nombre de patients atteints de FHHt. Ce domaine est nécessaire à la liaison à KLHL3 et donc à l’ubiquitination des WNK. Notre étude montre que, in vitro, ces mutations entraînent une accumulation d'une seule isoforme de WNK1. Chez la souris, la mutation du domaine acide provoque le même phénotype que les patients, ainsi qu’une augmentation de la phosphorylation de SPAK et du co-transporteur NCC. Cette étude a donc permis de démontrer le rôle essentiel de ce domaine dans la régulation de l'abondance de WNK1 dans le néphron distal in vivo. En conclusion, mon travail a permis une… Advisors/Committee Members: Hadchouel, Juliette (thesis director).

▼ J’ai effectué ma thèse dans le groupe du Dr. Marie-Odile Fauvarque qui met en œuvre des stratégies de génétique moléculaire sur des modèles de cellules humaines et chez la mouche drosophile pour l'étude de la fonction des protéines dans la signalisation intracellulaire. Dans ce contexte, mes travaux visaient à produire des connaissances fondamentales sur le système ubiquitine dans le contrôle du trafic endocytaire, en particulier de récepteurs membranaires impliqués dans la réponse inflammatoire (TNFR, ILR) ou la différenciation et la croissance cellulaire (EGFR). Je me suis notamment intéressée au rôle du complexe formé par l’interaction entre une protéine de la voie endocytaire, CHMP1B, et la protéase d’ubiquitine UBPY (synonyme USP8). CHMP1B est un membre de la famille ESCRT-III qui, via des processus de changements de conformation et de polymérisation à la membrane, contrôle la biogenèse des vésicules intraluménales (ILVs) au niveau des endosomes tardifs pour former les corps multivésiculaires (MVBs). Ces derniers fusionnent avec les lysosomes, assurant ainsi la protéolyse des récepteurs internalisés et l‘arrêt de la signalisation intracellulaire. Alternativement, les récepteurs peuvent être renvoyés à la membrane plasmique à partir des endosomes précoces ou tardifs via des vésicules de recyclage. Le trafic intracellulaire et le tri des récepteurs dans ces différents compartiments subcellulaires jouent un rôle majeur dans l’activation, la durée et la terminaison des signaux intracellulaires. Or, la liaison covalente d’une ou plusieurs ubiquitine (un polypeptide très conservé de 76 aminoacides) au niveau des récepteurs est un signal majeur déclenchant leur internalisation. En hydrolysant cette ubiquitine, UBPY peut stopper l’internalisation des récepteurs au niveau de la membrane plasmique, ou bien, favoriser leur entrée dans le MVB. UBPY jouerait ainsi deux rôles opposés sur la stabilité des récepteurs selon son niveau d’action dans la cellule. L’interaction entre CHMP1B et UBPY avait été décrite dans la littérature chez la levure ou par co-immunoprécipitation à partir de lysat cellulaires. Cependant, les travaux de l’équipe montraient l’absence d’interaction forte entre les domaines d’interaction de ces deux protéines in vitro et par ailleurs, la fonction de cette interaction dans le processus d’endocytose n’avait été que partiellement élucidée. J’ai confirmé l’existence du complexe CHMP1B-UBPY in cellulo qui se localise essentiellement au niveau des endosomes tardifs. J’ai déterminé la région impliquée dans cette interaction et prouvé que l’existence de ce complexe permet de stabiliser les deux protéines dans les cellules. J’ai ensuite démontré l’existence de formes ubiquitinées monomériques et dimériques de CHMP1B dans lesquelles la liaison d’une molécule d’ubiquitine sur une des deux lysines d’une boucle flexible de la protéine induit un probable changement de conformation. De plus, UBPY hydrolyse cette ubiquitine et favorise l’accumulation d’oligomères de CHMP1B qui sont dépourvues d’ubiquitine. Finalement,… Advisors/Committee Members: Fauvarque, Marie-Odile (thesis director).

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Les gènes du chromosomeX sont majoritairement inactivés au cours de la méiose mâle. Chez la souris, seulement 6% d’entre eux sont réactivés au cours des stades post-méiotiques. Parmi eux le gène Uba1X codant pour l’enzyme activatrice de l'ubiquitine, UBA1 qui produit trois transcrits dont deux sont ubiquitaires mais le troisième prédomine dans les cellules post¬-méiotiques : les spermatides. Nos travaux montrent que les 5’UTR, seul différence entre ces trois transcrits, déterminent la localisation et la dose relative des isoformes nucléaire et cytoplasmique de la protéine UBA1. Nous avons mis en évidence chez la souris que le transcrit spermatide-spécifique code pour l'isoforme nucléaire, exprimée fortement dans les spermatides suggérant un rôle de la protéine UBA1 dans la dégradation des histones lors du remodelage chromatinien. Nous avons détecté deux mutations dans la région spermatide-spécifique du gène : une délétion de 13pb et une transition G>A, chacune portée par un patient infertile, et non retrouvée dans notre population témoin. Les analyses ont montré que la délétion de 13pb induit un épissage anormal du transcrit spermatide-spécifique et que la transition G>A pouvait réduire le taux d’expression du transcrit spermatide-spécifique. Ces mutations pourraient induire l'infertilité des deux patients. En parallèle nous avons pu démontrer que les mutations dans le gène codant pour la protamine PRM1 décrites dans la littérature c.102G>T et c.-107G>C ne sont pas liées à l'infertilité masculine et que le variant est un polymorphisme fréquemment retrouvé dans la population congolaise.

The majority of genes on the X chromosome are repressed during meiosis and only 6% of them are expressed in post meiotic germ cells. One of these genes is Ubal, encoding the ubiquitin-activating enzyme UBA1. Ubal produces three different transcripts, two of which are ubiquitously expressed while the third is predominant in the post meiotic germ cells: the spermatids. Our study shows that the 5’UTR, which is the only difference between these transcripts, determines the localization and the relative dose of the nuclear and cytoplasmic isoform of the UBA1 protein. The spermatid-specific transcript encodes for the nuclear isoform in the spermatids in the mouse suggesting that the UBA1 protein is implicated in chromatin remodeling during spermiogenesis. We have detected two mutations in the spermatid-specific region of the UBA1 gene in two infertile men: a deletion of 13bp and a G>A transition, neither of which was found in our cohort of fertile men. The deletion of 13bp diminishes the correct splicing of the spermatid-specific transcript and that the G>A transition may reduce expression of the spermatid-specific transcript. These results show that the UBA1 gene is involved in spermiogenesis, and reactivated in spermatids by its spermatid-specific transcript and that the mutations identified may induce infertility by reducing UBA1 levels in spermatids. We have also demonstrated that two variants described in the protamine codant gene…

Advisors/Committee Members: Mitchell, Michaẽl (thesis director).

▼ La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est la maladie du motoneurone la plus fréquente chez les adultes. Elle se caractérise par une perte progressive des motoneurones supérieurs et inférieurs menant à une paralysie et au décès entre deux à cinq ans après le début des symptômes. Environ 10% des patients ont une forme familiale (fSLA). Jusqu’à 15% des patients atteints de la SLA peuvent également présenter une démence fronto-temporale (DFT). La DFT se présente par des troubles de comportement et un changement de personnalité. Plusieurs gènes sont identifiés dans fSLA, incluant superoxide dismutase 1 (SOD1), TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), Fused in sarcoma (FUS), optineurin (OPTN), Tank-binding kinase 1 (TBK1) et ubiquiline-2 (UBQLN2). Ces mutations ont mené à la compréhension de plusieurs mécanismes pathologiques. L’un des mécanismes les mieux décrit est la formation d’inclusions cytoplasmiques de TDP-43. Ces inclusions contiennent d’autres protéines telles qu’UBQLN2 et ubiquitine et représentent le marqueur neuropathologique classique de la maladie. UBQLN2 est une protéine impliquée dans le système de dégradation du protéasome (UPS) et l’autophagie. Des mutations dans le gène UBQLN2 ont été lié à l’agrégation de TDP-43 dans des cellules en culture. En revanche, nous possédons très peu de connaissances sur les mécanismes pathologiques impliquant UBQLN2. Dans cette thèse, nous avons utilisé des neurones en culture pour surexprimer les formes native et mutante d’UBQLN2 humain et pour étudier l’effet sur la délocalisation cytoplasmique et l’agrégation de TDP-43. La surexpression d’UBQLN2WT ou d’UBQLN2P497H entraînait une accumulation cytoplasmique et une agrégation de TDP-43. Puisque notre groupe a déjà démontré une interaction entre la sous-unité p65 de NF-κB et TDP-43, nous avons analysé l’activation du facteur NF-κB par la surexpression d’UBQLN2 WT ou P497H. Nous avons observé une activation du facteur avec l’expression des deux formes d’UBQLN2. Cette activation était dépendante de la MAPK p38 en réponse à un stress cellulaire et une accumulation cytoplasmique d’UBQLN2/TDP- 43. L’augmentation de l’activité de NF-κB causait une mort neuronale et celle-ci était réversible par le traitement des cellules avec la Withaferine A, un inhibiteur de NF-κB. Puisque nous avons déterminé qu’il y avait un effet synergique important sur l’agrégation de TDP- 43 par la surexpression d’UBQLN2, nous avons décidé de générer un nouveau modèle de souris transgénique avec mutation dans UBQLN2 et dans TDP-43. Les souris ont été générées par l’introduction du gène UBQLN2P497H sous le contrôle du promoteur du gène neurofilament lourd (NFH). Les souris simples transgéniques UBQLN2P497H étaient ensuite croisées avec nos souris TDP-43G348C précédemment décrites pour produire des souris double transgénique UBQLN2P497H; TDP-43G348C. Bien que les souris simples transgéniques UBQLN2P497H développaient seulement un trouble cognitif léger, les souris doubles transgéniques développaient les caractéristiques classiques de la SLA/DFT avec… Advisors/Committee Members: Julien, Jean-Pierre, Dupré, Nicolas.

▼ L'ubiquitination est une modification post-traductionnelle médiée par une cascade enzymatique impliquant une enzyme activatrice de l'ubiquitine (UBE1), une enzyme conjugatrice de l'ubiquitine (UBE2) et une enzyme ligase (UBE3). Cette modification permet, par l'ajout d'une ou de plusieurs ubiquitines sur un substrat, de moduler l'activité ou le niveau d'expression des protéines dans la cellule. Dans le cadre de ce projet de recherche, l'étude porte sur RNF167, une UBE3 membranaire à domaine RING (domaine de liaison aux UBE2s). Cette enzyme, au niveau des neurones, joue un rôle dans la régulation négative de l'expression de récepteur du glutamate, les récepteurs AMPAs (AMPAR), jouant un rôle au niveau de l'apprentissage et de la mémoire. L'ubiquitination de ceux-ci lors de leur endocytose, mène à leur dégradation au niveau des lysosomes. Le but de cette recherche est de caractériser l'interaction entre l'UBE3 ligase RNF167 et les enzymes conjugatrice de l'ubiquitine. Pour se faire, la purification d'une forme recombinante de RNF167 a été développée. Cette purification de la protéine a été possible lorsqu'une étiquette HA a été fusionnée à l'extrémité N-terminale de RNF167 et une étiquette 6xHis fusionnée à l'extrémité C-terminale. Une fois que la protéine ait été purifiée, un essai d'ubiquitination in vitro a permis de déterminer que RNF167 peut se lier de façon fonctionnelle avec une dizaine d'UBE2. Parmi les UBE2s qui ont réagi de façon fonctionnelle avec RNF167, seul UBE2N, aidée de ses cofacteurs, UBE2V1 ou UBE2V2, peut former une chaîne d'ubiquitine K63. Ce type de chaîne représente la forme d'ubiquitination des AMPARs. C'est pour cette raison que l'étude s'est concentrée sur l'interaction entre RNF167 et UBE2N. Des essais d'interaction in vitro par GST pull-down ont confirmé l'interaction entre les deux protéines. Des essais biophysique de résonance des plasmons de surface Spratt et al. (2014) montrent que l'association et la dissociation du complexe est très rapide, ce qui représente une interaction transitoire et qui est conforme à une interaction entre une UBE2 et une UBE3 en milieu physiologique. Des essais d'immunofluorescence chez les cellules HEK293 montrent que les deux protéines se retrouvent dans le même espace cellulaire. Finalement, des fractionnements cellulaires d'un cortex de souris indiquent que RNF167, UBE2N, UBE2V1 et UBE2V2 se retrouvent dans les mêmes compartiments cellulaires. En conclusion, cette étude a permis de démontrer l'interaction entre RNF167 et UBE2N et rend intéressante l'étude d'UBE2N pour l'ubiquitination des AMPARs. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : purification de protéines, interaction protéine-protéine, ubiquitination, RNF167, UBE2

▼ Le Ca[indice supérieur 2+] intracellulaire est impliqué dans un grand nombre de processus biologiques chez toutes les cellules de l’organisme. Chez les cellules non-excitables, les protéines TRPC, pour transient receptor potentiel canonical, situées à la membrane plasmique, sont des canaux calciques impliqués dans l’entrée de calcium. TRPC6 est particulièrement étudiée vu son implication potentielle dans plusieurs problèmes pathologiques. La glomérulosclérose focale et segmentale (FSGS) qui est une maladie dérégulant le système de filtration du rein, l’hypertension artérielle pulmonaire idiopathique (IPAH), caractérisé par une élévation anormale et sporadique de la pression sanguine au niveau des artères pulmonaires, ainsi que dans certains cancers. Ses modes et mécanismes d’activation ainsi que sa régulation sont encore aujourd’hui très peu connus, malgré les nombreuses recherches menées. Le but de la présente étude est d'investiguer la régulation de TRPC6 via son ubiquitination. L’ubiquitination des protéines, processus étudié depuis longtemps, a été démontré pour moduler l’activité de plusieurs protéines et réguler leur localisation cellulaire et membranaire. Nos travaux démontrent, que l’état d'ubiquitination de TRPC6 est modulé et favorisé par une stimulation avec des agonistes du canal TRPC6 , tel que le CCh et la Tg. L’utilisation d’inhibiteurs des différentes voies de dégradation utilisant l’ubiquitine comme moyen de régulation, nous permet de démontrer que l’ubiquitination de TRPC6 se fait suivant son internalisation. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’implication de Rabex-5, un facteur d’échange de nucléotide guanylique (GEF) de Rab5 qui se lie aux protéines membranaire ubiquitinylées. Nous démontrons une interaction entre TRPC6 et Rabex-5. Cette interaction n’a aucune influence sur l’activité de TRPC6. De plus, nous démontrons que l’activité GEF de Rabex-5 n’est pas nécessaire à cette interaction et n’influence pas l’activité du canal TRPC6 . Cette étude a permis de déterminer que TRPC6 est un canal ubiquitinylé, que cette ubiquitination se fait suivant son internalisation et est modulée par certains agonistes, tel que le CCh et la Tg. Sans que cette dernière ne soit impliquée dans l’activité fonctionnelle du canal, nous démontrons également une interaction entre TRPC6 et Rabex-5, une protéine localisée au niveau des endosomes précoces. Cette étude est un premier pas vers la compréhension de la régulation via l’ubiquitination, pour le canal TRPC6. Advisors/Committee Members: Boulay, Guylain (advisor).

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La régulation de la protéolyse est un outil efficace pour le contrôle de la fonction d'une protéine dans des cellules. Nous présentons dans ce travail une stratégie générique permettant d'activer la protéolyse de façon conditionnelle par la lumière, améliorant ainsi la résolution spatio-temporelle. Notre approche repose sur un système de dégradation inductible par l'auxine (AID), mis au point en transposant des composants de la voie de dégradation contrôlée par l'auxine existant chez les plantes dans des cellules de mammifères. Nous présentons une version optimisée du système AID qui a permis de diminuer de façon significative la stabilité de protéines cibles en présence d'auxine. Nous avons en parallèle développé un déclencheur de dégradation photo-activable sous la forme d'une auxine cagée. Une illumination courte et locale permet la libération efficace de l'auxine dans les cellules et induit la dégradation de protéine d'intérêt avec un bon contrôle spatiotemporel. Cette méthode générique a été utilisée dans des contextes nucléaires et cytoplasmiques.

The regulation of proteolysis is an efficient way to control protein function in cells. Here, we present a general strategy enabling to increase the spatiotemporal resolution of conditional proteolysis by using light activation as trigger. Our approach relies on the auxin-inducible degradation (AID) system obtained by transposing components of the plant auxin-dependent degradation pathway in mammalian cells. We developed an optimized version of the AID which enables to significantly destabilize target proteins in presence of auxin. Parallely, we developed a photoactivatable auxin that acts as a photoactivatable inducer of degradation. Upon local and short light illumination, auxin is released in cells and triggers the degradation of a protein of interest with spatiotemporal control. This generic method was implemented in nuclear and cytoplasmic contexts.

Advisors/Committee Members: Jullien, Ludovic (thesis director), Gautier, Arnaud (thesis director).

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La dégradation sélective des protéines par un mécanisme ubiquitine et protéasome 26S dépendant est conservée chez tous les eucaryotes. Les E3 ubiquitine ligases sont les derniers acteurs de la cascade d’ubiquitinylation et sont responsables de la sélection spécifique des protéines cibles pour leur dégradation. Les enzymes E3 de type CRL4 forment des complexes multiprotéiques dont les récepteurs de substrats sont appelés DCAF pour DDB1-CUL4 Associated Factor. Les études réalisées chez les mammifères et les levures ont permis d’identifier une signature spécifique des DCAF : le motif WDxR à la fin d’un domaine WD40. L’analyse bioinformatique a montré l’existence de plus de 85 DCAF potentielles chez Arabidopsis thaliana. Parmi ces récepteurs, nous nous sommes intéressés à une famille multigénique appelée MSI (Multicopy Suppressor of IRA1). Des études précédentes ont permis de montrer que MSI1 et MSI4 participaient chacune à un complexe CRL4 différent capable d’interagir fonctionnellement avec un complexe PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) pour moduler une régulation épigénétique.Les résultats obtenus et décrits dans ce manuscrit mettent en évidence une interaction physique entre les protéines MSI (2 ou 3) et DDB1a suggérant l’existence d’un complexe multimérique incluant CUL4. L’interrogation des données publiques confrontées à nos données expérimentales, nous a permis d’établir que l’expression des deux gènes était régulée de manière cycle cellulaire dépendante. De plus, un mutant perte de fonction msi3 présente un phénotype de retard de croissance suggérant une fonction de contrôle du cycle cellulaire. D’autre part, leur capacité d’interagir avec des régulateurs chromatiniens permet d’envisager une régulation par voie épigénétique. Toutefois, le rôle exact de ces protéines reste à déterminer.

Selective protein degradation by the UPS (Ubiquitin Proteasome System) is highly conserved in all eukaryotes. The E3 ubiquitin ligases are the last actors in the ubiquitylation pathway and target specifically the proteins for degradation. CRL4 E3 ligases form multiprotein complexes where the substrate receptors are called DCAFs for DDB1-CUL4 Associated Factor. Studies made in mammals and yeast allowed to highlight a characteristic signature for the DCAFs: the WDxR motif at the end of a WD40 domain. Bioinformatic studies could identify around 85 potential DCAFs in Arabidopsis thaliana. Among those receptors, we were interested in a small multigenic family called MSIs (Multicopy Suppressor of IRA1). Previous studies showed that MSI1 and MSI4 belong to different CRL4 complexes functionally connected to a PRC2 complex (Polycomb Repressive Complex 2). The results obtained and described in this manuscript highlight a physical interaction between MSI (2 or 3) and DDB1a suggesting the existence of a multimeric complex including CUL4. Furthermore, bioinformatic as well as experimental data, allowed us to establish that MSI2 and MSI3 gene expression are cell cycle regulated. Moreover, phenotypic analysis of an msi3 loss of function…

Advisors/Committee Members: Genschik, Pascal (thesis director).

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L’autisme est une pathologie neurodéveloppementale impliquant des facteurs génétiques. Nous utilisons une stratégie d’étude de gènes candidats choisis pour leur rôle clé dans la voie de l’ubiquitine, impliquée dans des mécanismes de neurogénèse ou de plasticité synaptique mis en cause dans l’autisme.L’identification des 37 enzymes de conjugaison à l’ubiquitine E2 humaines, groupées en 17 familles, a permis de sélectionner 6 enzymes pour mener une recherche de mutation chez 195 autistes : UBE2H, UBE2A, UBE2K, UBE2I, UBE2N, UBE2E3.Aucune mutation n’a été détectée dans notre population d’autistes, et aucune preuve génétique n’a pu impliquer les gènes UBE2K, UBE2A et UBE2N. En revanche des associations significatives ont été mises en évidence avec des polymorphismes des gènes UBE2E3, UBE2I et UBE2H.Des études in vitro ont mis en évidence les rôles importants d’enzymes E2 lors de la neurogénèse : UBE2H favorise la prolifération des CSN tout en empêchant la différenciation neuronale, tandis qu’UBE2A modifie la différenciation des CSN par une augmentation de la taille des neurites.Les recherches restent donc encouragées par ces premiers résultats très prometteurs.

Autism is a neurodevelopmental disorder involving genetic factors. We use a candidate genes strategy selected for their key role in the ubiquitin pathway involved in mechanisms of neurogenesis and synaptic plasticity implicated in autism.Identification of the 37 human ubiquitin conjugating enzymes E2, grouped into 17 families, helped to select 6 enzymes to conduct a mutation screening in 195 autistic patients: UBE2H, UBE2A, UBE2K, UBE2I, UBE2N, UBE2E3.No mutation was detected in our autistic population, and no genetic evidence could involve UBE2K, UBE2A and UBE2N genes. However significant associations were identified with polymorphisms from UBE2E3, UBE2I and UBE2H genes.In vitro studies highlighted the important role of E2 enzymes during neurogenesis: UBE2H promotes the proliferation of NSC while preventing neuronal differentiation, while UBE2A alters differentiation of NSC by increasing the neurites size.Researches therefore remain encouraged by these very promising initial results.

Advisors/Committee Members: Andrès, Christian (thesis director).

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La sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative des motoneurones impliquant des facteurs environnementaux et génétiques. Notre étude porte sur l’étude des relations entre la voie de la SUMOylation post-Traductionnelle des protéines et les effets du stress oxydant et de mutants SOD1. Nous montrons tout d’abord que 2 nouveaux mutants, SOD1V31A et SOD1E121G identifiés chez des patients SLA à évolution lente, entraîne la formation d’agrégats cellulaires Ub/SUMO dans la formation des agrégats était suggérée. Nous montrons 1) que les NSC-34 exposées à un stress oxydant et exprimant SOD1 mutée présentent une modification d’expression de plusieurs gènes des voies de l’Ub/SUMO ; 2) que l’expression de SOD1 mutée réduit le pool de protéine SUMO-1 libre dans les cellules motoneuronales, possible conséquence d’une séquestration dans les agrégats ; 3) qu’inhiber la SUMOylation de SOD1 mutée réduit la quantité de cellules avec agrégats. Nos résultats indiquent qu’une meilleure connaissance de la voie de SUMO pourrait conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques intéressantes dans la SLA.

Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease of motor neurones involving a combination of environmental and genetics factors. Ours work focuses on the relathionship between the SUMOylation pathway and the effects of oxidative stress and SOD1 mutants. We first show that 2 new mutants, SOD1V31A and SOD1E121G identified in ALS patients with a slowly progressive disease, induce the formation of Ub/SUMO positive aggregates in motor neuronal cells NSC-34. The implication of the Ub/SUMO pathways has been proposed in the formation of aggregates in ALS. We show 1) modification of expression of several genes of the Ub/SUMO pathways in NSC-34 exposed to oxidative stress and expressing various mutated SOD1 proteins; 2) that the expression of mutants SOD1 reduces free-SUMO1 concentration in motor neuronal cell, perhaps by a sequestration in aggregates; 3) that the inhibition of SUMIylation of various mutants SOD1 reduces the amount of cells with aggregates. Our results support further studies on the SUMO pathway that may lead to new therapeutics targets in ALS.

Advisors/Committee Members: Vourc'h, Patrick (thesis director).

▼ Les mécanismes responsables des lésions rénales sont multiples, initialement propres à chaque pathologie. En revanche, les processus de cicatrisation qui suivent cette agression initiale convergent fréquemment vers une réponse anti-inflammatoire, profibrosante mutilante pour l'architecture et la fonction rénale. Cette étape tardive et commune à quasiment toutes les maladies rénales constitue en-soi une fenêtre thérapeutique potentielle pour l'ensemble des patients souffrants d'insuffisance rénale chronique. Afin d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, nous avons étudié plusieurs modèles murins de pathologie rénale à distance de la lésion initiale : un modèle de néphropathie liée à l'infection par le VIH (HIVAN), un modèle de néphropathie immune liée à la présence d'anticorps dirigés contre la membrane basale glomérulaire (NTS), un modèle de lésion tubulaire par ischémie reperfusion (IR). Ces modèles sont volontairement très différents et tous ont été étudiés à distance de la lésion initiale afin d'identifier des voies de signalisation potentiellement « génériques » impliquées dans l'installation et le maintient de la fibrose interstitielle. En se fondant sur des travaux préliminaires du laboratoire, nous avons étudié le rôle d'un facteur de transcription, le Peroxisome Proliferator Activated Receptor gamma (PPARγ) qui appartient à la famille des récepteurs nucléaires. En effet, la perte de PPARγ dans les podocytes entraine une aggravation des lésions glomérulaires à la phase aiguë causée par l'injection de sérum néphrotoxique. En réalité nous avons observé une perte de l'expression de PPARγ dans l'ensemble du parenchyme rénal dans le modèle HIVAN et à la phase tardive dans le modèle NTS. Parallèlement à cette disparition de PPARγ nous avons confirmé l'activation de 2 voies de signalisation dans les même cellules: la voie STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) et la voie HIPK2 (HIPK2 homeodomain interacting protein kinase 2). Ces deux voies sont reconnues comme des acteurs majeurs des lésions rénales. Afin de tester l'effet de PPARγ sur les voies STAT3 et HIPK2, nous avons traités les animaux par un agoniste de PPARγ, la pioglitazone. En présence de ce ligand synthétique, PPARγ se fixe sur son propre promoteur et stimule sa propre transcription. Nous avons montré que le traitement par pioglitazone, restaure le contenu cellulaire en PPARγ. De plus, le traitement limite la fibrose interstitielle, limite l'infiltrat inflammatoire, réprime la voie STAT3 et la protéine HIPK2. Afin de comprendre l'effet de PPARγ sur STAT3 et HIPK2 nous avons étudié les interactions entre ces 3 partenaires in vitro dans une lignée de cellules rénales HEK. Nous avons d'abord mis en évidence une interaction physique entre les protéines HIPK2 et PPARγ. Nous avons ensuite montré que la pioglitazone augmente l'ubiquitination de HIPK2 in vitro et sa dégradation indépendamment de son activité transcriptionnelle. Ce phénomène pourrait expliquer la baisse de HIPK2 en présence de PPARγ et de pioglitazone et démontre que la… Advisors/Committee Members: Thervet, Éric (thesis director).

▼ Les cellules sont constamment exposées à des stress « protéotoxiques » qui altèrent leurs protéines. Si les protéines endommagées ne sont pas réparées ou éliminées, elles peuvent former des agrégats toxiques pouvant conduire à l’émergence de plusieurs maladies, telle que les maladies neurodégénératives et le cancer. Pour éviter cette toxicité, les cellules ont développé plusieurs stratégies qui collaborent et communiquent afin d'assurer le contrôle de qualité des protéines et maintenir l’intégrité du protéome cellulaire. L’ensemble de ces stratégies forment le réseau de l’homéostasie protéique ou « protéostasie ». Ce réseau inclus les chaperonnes moléculaires, les systèmes protéolytiques (lysosomes, protéasomes) et des systèmes de séquestration des protéines endommagées. L’Ubiquitine et les protéines apparentées à l’Ubiquitine telle que SUMO et NEDD8, sont des effecteurs essentiels de ce réseau. Ces molécules modifient leurs substrats de façon covalente, grâce à l’action d’une cascade d’enzymes E1, E2 et E3. En principe, on considérait que chacune de ces voies employait sa propre cascade enzymatique pour la modification post-traductionnelle de ses substrats. L’Ubiquitination joue un rôle essentiel dans la réponse au stress cellulaire, surtout en assurant la dégradation protéasomique des protéines mal repliées. Récemment, notre laboratoire a trouvé que plusieurs stress protéotoxiques telle que l’inhibition du protéasome, un choc thermique et un stress oxydatif, causent une augmentation de NEDDylation. De manière remarquable, cette augmentation ne dépend pas de l’enzyme d’activation de NEDD8 NAE, mais plutôt de celle de l’Ubiquitine Ube1. De plus, elle se caractérise par la formation des chaînes poly-NEDD8 et des chaînes mixtes entre NEDD8 et Ubiquitine. Ce processus est réversible et une restauration cellulaire est obtenue une fois le stress atténué. Le but de notre projet est de caractériser la réponse de NEDD8 au stress cellulaire ou ce qu’on appelle « la NEDDylation atypique » en vue de comprendre son effet biologique pendant ces conditions. Nos résultats montrent que la NEDDylation atypique dépend des protéines de stress Hsp70/90 et qu’elle cible principalement les protéines nouvellement synthétisées et mal repliées. On montre que, suite à leur modification par NEDD8/Ubiquitin, ces protéines sont transloquées du cytosol au noyau, où elles sont dégradées par le protéasome. Cependant, des conditions de stress prolongé causent une atténuation de l’activité nucléaire des protéasomes 26S, ce qui provoque alors l’accumulation des protéines endommagées sous forme d’inclusions nucléaires. Ces dernières sont réversibles et peuvent être éliminées par le protéasome une fois le stress atténué. Afin d’identifier les cibles de NEDD8 dans des conditions de stress, nous avons développé une approche protéomique basée sur une stratégie de mutation ponctuelle (NEDD8R74K). Cette stratégie permet l’identification des sites spécifiques de NEDDylation au sein des protéines cibles. Cette approche en combinaison avec le SILAC a permis… Advisors/Committee Members: Xirodimas, Dimitris (thesis director).

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HDAC6 est une histone déacétylase hautement conservée, principalement cytoplasmique. Contrairement à d'autres désacétylases, HDAC6 a une spécificité de substrat unique pour les protéines non - histones . Outre les domaines de désacétylation, HDAC6 contient également un domaine de liaison à l'ubiquitine , qui relie HDAC6 de la voie ubiquitine / protéasome .L’atrophie du muscle squelettique est une condition sévère de perte progressive de masse musculaire au cours de certaines maladies telles le cancer, le diabète, le SIDA ou également immobilizations prolongées. Le contrôle de la masse musculaire est sous la dépendance d’un équilibre entre les processus anaboliques et cataboliques. L’atrophie se caractérise par une augmentation substantielle de la dégradation des protéines par le système ubiquitine-protéasome, causée par l'expression d'une série de gènes spécifiques, les atrogenes . Un des atrogenes induits plus spectaculaire est le muscle spécifique de l'ubiquitine ligase E3 MAFbx/Atrogin-1, qui prend soin de la dégradation de MyoD et de eIF3 -f. La dégradation de ces deux protéines inhibe l'expression de gènes et la traduction myotrophiques empêchant le remplacement de protéines dégradées.Récemment, nous avons identifié l’Histone Deacetylase 6 (HDAC6) comme un nouvel atrogène. L’expression de HDAC6 augmente au cours de l’atrophie musculaire, à la fois chez la souris et l’homme, à travers un mécanisme FOXO3 -dépendante. La déplétion de cet enzyme in vivo (electroporation de l’shRNA contre HDAC6 dans des muscle squelettiques de souris ou analyse de souris invalidées pour ce gène) protège contre l’atrophie. De plus, l’inhibition de HDAC6 après déclenchement de l’atrophie peut aussi atténuer le phénotype. Lors de la caractérisation du mécanisme d’action de HDAC6, nous avons montré que HDAC6 intéragit avec MAFbx et que elle est nécessaire pour l’ubiquitination de MyoD par MAFbx. Nos résultats montrent que la surexpression d’un mutant MyoD resistant à la degradation par MAFbx protège contre l’atrophie provoqué par la denervation.. De plus, certaines données préliminaires indiquent une implication de HDAC6 dans la dégradation de eIF3-f et dans le processus de autophagy dans le tissu musculaire , révélant une double rôle de HDAC6 dans le muscle squelettique .Ces preuves suggèrent que HDAC6 représente potentiellement une cible utile pour des traitements curatifs.

HDAC6 is a highly conserved histone deacetylase, mostly cytoplasmic. Unlike other deacetylases, HDAC6 has unique substrate specificity for non-histone proteins. Besides the deacetylation domains, HDAC6 also contains an ubiquitin-binding domain, which links HDAC6 to the ubiquitin/proteasome pathway. Skeletal muscle atrophy is a severe condition of muscle mass loss occurring during aging or in many clinical disorders as cancer, diabetes and AIDS. The maintenance of muscle mass is subtly controlled by an equilibrium between catabolic and anabolic processes. Muscle atrophy results as a partial suppression of protein synthesis and a substantial increase of protein…

Advisors/Committee Members: Schaeffer, Laurent (thesis director).

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Le fer est un élément essentiel pour les plantes, mais toxique lorsqu'il est accumulé en excès. Chez Arabidopsis thaliana, le transporteur IRT1 joue un rôle essentiel dans l'acquisition du Fe depuis la solution du sol, en conditions limitantes en cet élément. Le gène IRT1 est régulé transcriptionnellement par le fer conduisant à une accumulation des transcrits IRT1 dans l'épiderme des racines carencées en fer. Par homologie avec les mécanismes décrits pour le transporteur de zinc ZRT1 de levure, une régulation post-traductionnelle d'IRT1, contrôlant la stabilité de celui-ci en présence de fer a été envisagée. IRT1 a donc été utilisé comme modèle pour caractériser le système endocytique des plantes. Nos travaux révèlent que la protéine IRT1 est localisée au niveau des endosomes précoces (TGN/EE) des cellules de poils racinaires. Des approches pharmacologiques ont permis de révéler un cyclage d'IRT1 entre la membrane plasmique et le TGN/EE ainsi qu'une dégradation vacuolaire. Nous avons également pu montrer que l'internalisation et la dégradation d'IRT1 ne sont pas affectées par la disponibilité en fer et sont sous le contrôle de la monoubiquitination de résidus lysines présents dans les parties cytosoliques de la protéine IRT1. Nos travaux suggèrent un modèle où l'internalisation d'IRT1 depuis la membrane plasmique, contrôlée par monoubiquitination, permet aux plantes de se prémunir contre la toxicité des métaux transportés par IRT1. Enfin, nous avons réalisé un crible double hybride en utilisant la boucle cytosolique d'IRT1 afin d'identifier des protéines contrôlant son trafic et/ou sa dégradation. Ce crible a permis notamment l'identification d'une protéine à domaine FYVE, localisée aux endosomes et dont la caractérisation fonctionnelle a été initiée

Iron is an essential element for plants but toxic when present in excess. IRT1 is the major root iron transporter responsible for iron uptake from the soil under iron limitation in Arabidopsis thaliana. IRT1 is transcriptionally regulated by iron, resulting in a high IRT1 expression in iron-starved root epidermal cells. In addition, IRT1 was suggested to be controlled at the post-translational level, with iron affecting IRT1 protein stability, in a similar fashion with the yeast ZRT1 zinc transporter. To shed light on two poorly-understood phenomena in plants, endocytosis and degradation of plasma membrane proteins, we studied the proposed post-translational regulation of IRT1 in Arabidopsis thaliana. Interestingly IRT1 protein is found in early endosomes of root hair cells. Pharmacological approaches reveal that IRT1 cycles back and forth with the plasma membrane to perform iron uptake, and is sent to the vacuole for proper turnover. We also demonstrate that iron nutrition have no effect on the levels and the subcellular localization of IRT1 protein. The internalization of IRT1 is dependent on the monoubiquitination of several cytosol-exposed lysine residues. Together, these data suggest a model where monoubiquitin-dependent endocytosis/recycling of IRT1 keeps the…

Advisors/Committee Members: Curie, Catherine (thesis director).

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Afin d'améliorer l'efficacité des immunothérapies anti-tumorales, il est crucial de mieux comprendre les régulations cellulaires et moléculaires contrôlant l'initiation et le maintien d'une réponse immunitaire adaptative anti-tumorale. Dans ce contexte, l'équipe a identifié l'E3 ubiquitine ligase ASB2a (Ankyrin repeat-containing protein with a SOCS Box 2 alpha) comme un régulateur de la motilité des cellules hématopoïétiques via la polyubiquitination et la dégradation par le protéasome de la Filamine A. Mon projet de thèse visait à étudier si ASB2a joue un rôle dans la mise en place et/ou le maintien de la réponse immunitaire anti-tumorale. L'analyse des données de séquençage d'ARN issues des biopsies d'une cohorte de patients atteints de cancer colorectaux révèle que l'expression d'ASB2 est plus élevée dans les sous-types de mauvais pronostic et est inversement corrélée avec la survie des patients. Dans le but de déterminer s'il existe un lien fonctionnel entre l'expression d'ASB2 et la progression du cancer du côlon, nous avons utilisé un modèle de tumeurs coliques chez des souris invalidées de façon conditionnelle et inductible pour le gène ASB2 dans les cellules hématopoïétiques. Dans un premier temps, nous avons validé la pertinence de ce modèle d'invalidation en montrant qu'ASB2a était responsable des différents niveaux de Filamine A observés entre les différentes populations de cellules dendritiques conventionnelles de la rate. J'ai ensuite démontré que l'invalidation d'ASB2 réduit le développement des tumeurs coliques, résultats en accord avec la pathologie humaine. Ce phénotype est causé par l'activation d'une réponse immunitaire anti-tumorale adaptative de type 1 plus forte chez les souris invalidées pour ASB2. L'ensemble de ces travaux mettent en évidence le potentiel d'ASB2a comme cible thérapeutique innovante dans le traitement du cancer colorectal.

In order to enhance the efficiency of anti-tumor immunotherapies, it is crucial to better understand the cellular and molecular regulations sustaining the initiation and maintenance of an adaptive anti-tumor immune response. In this context, the team identified the E3 ubiquitin ligase ASB2a (Ankyrin repeat-containing protein with a SOCS Box 2 alpha) as a regulator of hematopoietic cell mobility through the polybiquitination and proteasomal degradation of the Filamin A. My thesis project aimed to study if ASB2a plays a role in the establishment and/or maintenance of the anti-tumor immune response. The analysis of RNA sequencing derived from the biopsy of colorectal cancer patients revealed that ASB2a expression is higher in the subtypes associated with poor prognosis and is inversely correlated with patient relapse-free survival. In order to determine whether there is a functional link between ASB2 expression and colon cancer progression, we used a colorectal cancer model applied to ASB2 knockout mice in hematopoietic cells. First, we validate the relevance of this knockout model by showing that ASB2a was responsible for the different levels of Filamin A…

Advisors/Committee Members: Lutz, Pierre (thesis director).

▼ Ce travail décrit un criblage systématique du système ubiquitine-protéasome (UPS) basé sur une organisation en cascade. Nous avons évalué l’effet de l’inhibition par ARN interférent de composants individuels d’UPS sur la viabilité de cellules cancéreuses de la prostate, avec un accent particulier sur les cellules TMPRSS:ERG-positive (VCaP), comme un modèle de phénotype prévalent du cancer. Sept gènes ont été identifiés comme étant particulièrement importants pour le fonctionnement des cellules cancéreuses de la prostate. Parmi eux, le gène-candidat le plus prometteur était UBE2U. Cette thèse met en évidence l’implication d’UBE2U dans la carcinogénèse de la prostate et décrit les premières caractérisations d’UBE2U comme une cible thérapeutique potentielle.La prévalence des composants de la voie CRL/NEDD8 parmi les hits (4 sur 7) suggère que la neddylation est importante dans la biologie des cellules cancéreuses de la prostate. Deux de ces gènes, CUL2 et RBX1, n’ont des effets spécifiques que dans des cellules TMPRSS2:ERG-positives, et, donc, sont potentiellement ERG-dépendantes. Nous avons également révélé un rôle crucial du facteur d’échange de CRL (CAND1), en particulier lorsque la neddylation est compromise. L’inhibition de CAND1 induit l’apoptose dans des cellules VCaP, qui est renforcé par l’inhibiteur spécifique de la neddylation MLN4924. CAND1 est donc une nouvelle cible thérapeutique potentielle. Par ailleurs, nous avons démontré que l’inhibition de la voie CRL/NEDD8 dans les cellules cancéreuses de prostate a des conséquences qui dépendent fortement du contexte cellulaire. L’inhibiteur MLN4924 induit l’apoptose dans toutes les lignées cellulaires testées, bien que les cellules TMPRSS2:ERG-positives se soient révélées significativement plus résistantes. Nous avons démontré que la résistance accrue des cellules VCaP reflète la plasticité des cellules cancéreuses régulée par un réseau d’interactions ERG:NF-kB:c-Myc:Wnt/β-cat:AR. L’inhibition partielle de la neddylation enclenche une reprogrammation transcriptionnelle de cellules VCaP, amenant à la quiescence des cellules et à l’inhibition de l’apoptose dépendant de la prolifération. Cet effet est le résultat de la réactivation du programme AR. Nous avons conclus que la voie CRL/NEDD8 régule le réseau transcriptionnel qui contrôle la plasticité des cellules cancéreuses. Ces résultats peuvent aider à trouver des traitements plus efficaces de cancers TMPRSS2:ERG-positifs.Finalement, nous avons observé que l’inhibition de la neddylation modifie les propriétés de la membrane et la morphologie des cellules VCaP. Cet effet est accompagné par des changements du taux et de la localisation de plusieurs protéines associées à la membrane, y compris l’occludine, la N-cadherine, la paxilline and FAK. Nous en avons conclus que la voie CRL/NEDD8 pourrait être impliquée dans le tri/trafic des protéines membranaires. Cette partie du projet nécessite de plus amples études, étant donné que la compréhension des mécanismes sous-jacents est importante et peut mettre à jour un nouveau… Advisors/Committee Members: Balakirev, Maxim (thesis director).

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L’apoptose ou mort cellulaire programmée joue un rôle prépondérant dans l’homéostasie cellulaire. Ce processus est très finement régulé par les protéines de la famille BCL-2 qui contrôlent la perméabilité de membrane mitochondriale externe et la libération du cytochrome c, deux événements majeurs précédant la mort cellulaire. Les protéines anti-apoptotiques de la famille BCL-2 contribuent à la tumorigenèse et sont impliquées dans la résistance des cancers aux molécules chimiothérapeutiques ; à ce titre, elles représentent des cibles importantes pour le développement de nouvelles thérapies. BCL2A1 est un membre anti-apoptotique de la famille BCL-2 impliqué dans la chimiorésistance de nombreuses tumeurs. La protéine BCL2A1 a pour caractéristique d’avoir une demi-vie courte due à sa dégradation constitutive par le système ubiquitine-protéasome. Ceci régule la stabilité et la fonction anti-apoptotique de BCL2A1 et représente un mécanisme suppresseur de tumeur majeur. Cependant, les enzymes qui contrôlent les modifications post-traductionnelles impliquées dans l’ubiquitination et la dégradation de BCL2A1 demeurent, à ce jour, inconnues. Dans la présente thèse, nous donnons un aperçu des acteurs et des mécanismes impliqués dans la régulation de l’ubiquitination de BCL2A1. Nous présentons des preuves que TRIM28 est une E3 ubiquitine-ligase pour BCL2A1. En effet, les protéines TRIM28 et BCL2A1 endogènes interagissent ensemble au niveau des mitochondries et la déplétion de TRIM28 diminue l’ubiquitination de BCL2A1. Nous montrons aussi que TRIM17 stabilise BCL2A1 en empêchant son interaction avec TRIM28 et son ubiquitination médiée par TRIM28, et que l’activité de GSK3 est impliquée dans l’inhibition de la dégradation de BCL2A1. Ainsi, BCL2A1 et son proche homologue MCL-1 sont régulés par des facteurs communs mais de façon opposé. Finalement, la surexpression de TRIM28 ou l’inactivation de TRIM17 diminue le niveau protéique de BCL2A1 et restaure la sensibilité des cellules de mélanomes aux thérapies utilisant des inhibiteurs de la kinase BRAF. Globalement, nos résultats décrivent un rhéostat moléculaire au sein duquel deux protéines de la famille TRIM régulent de façon antagoniste la stabilité de BCL2A1 et modulent ainsi la mort cellulaire.

Apoptosis or programmed cell death plays a crucial role in tissue homeostasis and is regulated by the Bcl-2 proteins, which control mitochondria membrane permeability and cytochrome c release, two events that precede cell demise. Anti-apoptotic Bcl-2 family members can contribute to tumorigenesis and cause resistance to anti-cancer regimens, therefore representing important targets for novel therapeutics. BCL2A1 is an anti-apoptotic member of the BCL-2 family that contributes to chemoresistance in a subset of tumors. BCL2A1 has a short half-life due to its constitutive processing by the ubiquitin-proteasome system. This constitutes a major tumor-suppressor mechanism regulating BCL2A1 function. However, the enzymes involved in the regulation of BCL2A1 protein stability are currently…

Advisors/Committee Members: Desagher, Solange (thesis director), Kucharczak, Jérôme (thesis director).

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La protéine CEP55 pour Centrosomal protein 55 kDa est un régulateur essentiel de la dernière étape de la division cellulaire appelée cytocinèse. En utilisant des approches de bioinformatique, structure-fonction et de biologie cellulaire, nous montrons que CEP55 comporte deux nouveaux domaines d'interaction à l'ubiquitine, qui sont similaires à ceux de la protéine NEMO, NOACEP55 et ZFCEP55 et qui régulent différemment la fonction de CEP55 durant la cytocinèse. Des études de modélisation structurale, mutagénèse dirigée et de biophysique de ces domaines ont permis de mettre en évidence que NOACEP55 adopte une structure dimérique de type " coiled-coil " et interagit préférentiellement avec des chaines d'ubiquitine linéaires (M1). Néanmoins, ZFCEP55 présente une architecture de type zinc finger ou UBZ et se lie préférentiellement avec des chaines d'ubiquitine K63 et M1. De plus, nous mettons en évidence que ZFCEP55 est indispensable au recrutement de CEP55 au midbody de façon dépendante de son interaction avec l'ubiquitine. A contrario, NOACEP55 joue un rôle déterminant en aval du recrutement de CEP55 au midbody. Dans un second volet, nous montrons que NOACEP55 et ZFCEP55 qui sont séparés par un domaine charnière riche en proline, interagissent in vitro de manière coopérative avec de longues chaines d'ubiquitine K63 et que cette interaction est modulée par phosphorylation et isomérisation d'acteurs physiologiques associés à CEP55. Enfin, ces résultats ont permis d'identifier par criblage de siRNA des ubiquitine ligases et déubiquitinases impliquées dans la cytocinèse, qui permettent de discuter du rôle de la signalisation de l'ubiquitine dans ce processus cellulaire.

CEP55 (Centrosomal protein 55 KDa) critically regulates the final step of cell division termed cytokinesis. In the first part, using bioinformatical, structure-function and cell biology approaches, we showed that CEP55 contains two new NEMO-like ubiquitin binding domains, NOACEP55 and ZFCEP55, which differentially regulate CEP55 function during cytokinesis. Structural modeling, mutagenesis and biophysical studies of both domains pointed out that NOACEP55 adopts a dimeric coiled-coil structure and selectively interacts with linear ubiquitin chains (M1). However, ZFCEP55 presents a zinc-finger scaffold – or UBZ – and preferentially binds to K63 and M1 ubiquitin chains. Moreover, our results highlight that ZFCEP55 functions as a cargo receptor to the midbody in an ubiquitin dependent manner whilst NOACEP55 plays a crucial role in cytokinesis but acts downstream of CEP55 recruitment to the midbody. In the second part, we showed that NOACEP55 and ZFCEP55 separated by a proline rich linker cooperatively interact with long K63 poly-ubiquitin chains and this interaction can be modulated by phosphorylation and isomerization via CEP55 physiological partners. Finally, these results allowed us to identify E3-ligases and deubiquitinases involved in cytokinesis, which permit to discuss the role of ubiquitin signaling in this cellular process.

Advisors/Committee Members: Agou, Fabrice (thesis director).

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Chez les vertébrés, le foie est un des organes majeurs du métabolisme en étant le siège de la régulation de différentes voies du métabolisme qui contrôlent l’homéostasie du glucose et des lipides. En se basant sur des travaux de recherche récents suggérant que le système de conjugaison de l'ubiquitine est engagé en réponse à différents signaux métaboliques, nous avons réalisé une analyse protéomique globale dans le but d’identifier des protéines ubiquitylées dans le foie de souris soumises á un protocole de jeûne – re-nourrissage. Parmi les 117 protéines différemment ubiquitylé sur le jeûne ou le re-nourrissage, nous avons identifié complément 3 (C3) dans le foie de souris réalimentées. Nous avons observé qu'un produit d'activation de C3, C3a, est ubiquitylé dans les hépatocytes primaires traités avec les médias riches en nutriments. Ainsi, nous proposons que l'ubiquitination de C3 joue un rôle dans la régulation des fonctions inflammatoires ou métaboliques de C3 dans le foie.

In vertebrates, the liver has developed to be a major metabolic organ able to control glucose and lipid homeostasis. It activates or inhibits specific pathways in a regulated manner, depending on the metabolic state of our organism. Based on the emerging experimental evidence suggesting that the ubiquitin conjugation system is engaged in response to different metabolic cues, we conducted a global proteomic analysis to identify metabolic pathways modified by ubiquitylation. To this end, we used livers of mice subjected to a fasting – refeeding protocol. Amongst the 117 proteins differentially ubiquitylated upon fasting or refeeding conditions, we identified complement 3 (C3) to be ubiquitinated in livers of refed mice. We observed that an activation product of C3, C3a, is ubiquitylated in primary hepatocytes treated with nutrient-rich media. Thus, we suggest that the ubiquitylation of C3 plays a role in the regulation of inflammatory or metabolic functions of C3 in the liver.

Advisors/Committee Members: Ricci, Romeo (thesis director).

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Pour faciliter l’initiation de la transcription par l’ARN Polymérase II, le complexe co-activateur de la transcription SAGA possède une activité d’acétylation des histones H3 et une activité de déubiquitination des histones H2B, catalysée chez l’homme par l’enzyme USP22. Mon travail de thèse a porté sur l’étude de la régulation de cette activité de déubiquitination.Au sein de SAGA, USP22 interagit fortement avec trois protéines pour former un module structural appelé module de déubiquitination (DUBm). Nous avons montré que la formation d’un tel module était requise pour activer USP22. D’autre part, deux sous-unités du DUBm humain, ATXN7 et ATXN7L3, contiennent un domaine SCA7. Nos résultats montrent que le repliement structural adopté par ces deux doigts de zinc n’avait pas encore été décrit. Nous avons démontré que le domaine SCA7 de ATXN7 peut interagir avec un nucléosome in vitro et que cette interaction participe à la régulation fine de l’activité de déubiquitination de SAGA. Nous proposons qu’en interagissant avec le nucléosome, le domaine SCA7 de Sgf73 ou de ATXN7 pourrait positionner le DUBm de façon optimale par rapport à son substrat.

The SAGA complex is one of the most studied transcriptional co-activator complexes. To facilitate transcription by RNA Polymerase II, SAGA presents a modular organization and harbours two enzymatic activities. In human cells, these two enzymes are called GCN5 and USP22 and they can respectivelly acetylate histones H3 and deubiquitinate histones H2B. During my PhD thesis, I have worked on the regulation of SAGA deubiquitination activity. In the SAGA complex, USP22 interacts strongly with three other subunits to form a structural and functionnal module, named deubiquitination module (DUBm). We have shown that the free recombinant USP22 enzyme is not active, but that the formation of a stable DUBm triggers a strong stimulation of USP22 catalytic activity. Secondly, in human cells, two subunits of the DUBm, ATXN7 and ATXN7L3, contain a domain, called SCA7, that is not found in any other protein. Our results show that the new structural fold adopted by these two domains is specific to these zinc-fingers. These two SCA7 domains share a common structural heart, but their atomic structures reveal also differences, especially in the spatial organization of secondary structure elements. Indeed, we have shown that ATXN7 SCA7 domain can interact in vitro with a nucleosome which is not the case of ATXN7L3 SCA7 domain. Finally, I could show that in vivo the SCA7 domain of Sgf73, the ortholog of ATXN7 has a role in fine tunning SAGA deubiquitination activity. We hypothesize that the interaction between a nucleosome and the SCA7 domain of ATXN7 or Sgf73 would regulate SAGA deubiquitination activity by an optimal positionning of the module to its substrate.

Advisors/Committee Members: Devys, Didier (thesis director).

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Résumé en anglais uniquement

From the discovery of ubiquitin and its function as signal for proteasomal degradation over 20 years ago to this days, it became evident that ubiquitin is a universal signal in eukaryotic cells. Ubiquitin in its different forms is involved in many versatile cellular processes. Knowing that the ubiquitin signal is differently translated, depending on its occurrences as mono-ubiquitin or poly-ubiquitin, raises the question: how do cells distinguish between the different occurrences of ubiquitin and translate it into the proper response? Proteins interacting with ubiquitin contain so called ubiquitin binding domains (UBDs), whereas the affinities to ubiquitin vary from a few _M to mM. So far only three (K63, K48 and linear chains) out of the eight possible chain-linkages can be produced in sufficient amounts to characterize their interaction with UBDs. K48- and K63- linked ubiquitin chains regulate different cellular events and need to be recognized by different proteins. Thus, it is of prime importance to characterize the binding of different UBDs to these two kinds of ubiquitin chains, as it can give important clues related to the general mechanism of chain discrimination by ubiquitin adapter proteins. Some isolated UBDs exhibit a preference for one chain linkage type over the other, whereas others do not discriminate between mono-ubiquitin or K63- and K48-linked chains. Interestingly, many ubiquitin adapter proteins harbor more than one UBD. STAM2 is a ubiquitin adapter protein, that is involved in endosomal receptor sorting and supposed to preferentially bind mono-ubiquitin and K63- over K48-linked ubiquitin. STAM2 contains two UBDs (a VHS and UIM domain) that were shown to bind to ubiquitin . The current manuscript shows that STAM2’s SH3 domain binds ubiquitin as well. To understand the function of the sequential arrangement of three UBDs in one protein, first binding of the individual VHS and UIM domains to monoubiquitin as well as K48- and K63-linked di-ubiquitin was investigated. This work shows, that the VHS domain displays a different mode of binding for K63- and K48-linked diubiquitin. In spite of the fact, that the apparent Kd for both chains is the same, only one VHS domain can bind to K48-linked di-ubiquitin chains (with a preference for the distal domain), whereas K63-linked di-ubiquitin can accommodate two VHS domains at a time. Since no conclusion can be drawn with respect to the apparent Kds, the different binding modes might gain more impact in consideration of the ensemble of three UBDs. Results presented in this manuscript, based on a construct containing the VHS and UIM domain, show that binding to K63- but not K48-linked di-ubiquitin is cooperative

Advisors/Committee Members: Walker, Olivier (thesis director).

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On estime que 10%-20% de la population mondiale est infectée chaque année par des virus influenza A (IAV) saisonniers, causant 250 à 500 000 morts. De plus ces virus présentent des risques de pandémie, et sont à ce titre un problème de santé publique majeur. Le cycle viral est dépendant de la capacité du virus à manipuler le protéome cellulaire. Par ailleurs, le système ubiquitine-protéasome (SUP) cellulaire est impliqué dans de nombreux processus de régulation cellulaires par l'induction de la dégradation de protéines, ou par la modification de leur activation ou de leur localisation sub-cellulaire. Le SUP est une cible privilégiée des virus lors de l'infection. Des études récentes indiquent qu'un réseau d'interactions entre les protéines virales des IAV et les protéines du SUP pourrait contribuer à la réplication virale et l’échappement du virus face au système immunitaire. Cependant ces interactions restent encore mal connues. Nous avons construit une banque contenant 570 facteurs du SUP, ce qui représente environ 60% des facteurs SUP humains connus. Puis nous avons mis au point une méthodologie permettant de réaliser un crible comparatif des interactions entre cette banque SUP et cinq PB2 provenant de souches de virus influenza A de virulence différentes chez l’homme : deux souches saisonnières circulant actuellement dans la population humaine (H1N1pdm09 et H3N2), deux souches hautement pathogènes chez l’homme (H7N9 et H1N1-1918) et une souche de laboratoire (H1N1-WSN). Cette première phase de cartographie a permis de sélectionner 42 facteurs du SUP interagissant avec au moins une des protéines PB2 étudiées. Par ailleurs, l’analyse des similarités de profils d’interaction PB2/UPS des souches étudiées a permis de mettre en évidence une corrélation avec le temps de circulation de chaque souche dans la population humaine. Nous avons ensuite caractérisé le rôle fonctionnel des partenaires de PB2 dans le cycle viral par des expériences de déplétion transitoire de l’expression des facteurs cellulaires par siARN, et validé 36 des 42 facteurs testés. La très grande quantité de facteurs identifiés impliqués dans le cycle viral démontre la qualité de la méthodologie développée pour l’identification de ces interacteurs. Parmi ces facteurs, nous avons étudié plus en détail le rôle de trois deubiquitinases (DUBs) dans l’infection. Nous avons montré que les DUBs sont impliquées dans les phases précoces et tardives du cycle viral. De plus, avec des collègues de Hong Kong nous avons mis en évidence que la DUB OTUB1 est impliquée dans la réponse cellulaire à l’infection produisant des cytokines, et probablement dans l’assemblage des nouveaux virions. Nous avons identifié que la DUB OTUD6A est également impliquée dans les phases tardives du cycle viral. A l’inverse PAN2 qui fait partie des complexes de poly-d’adénylation est impliqué dans les phases précoces. Nous poursuivons nos études afin d’élucider le rôle de ces DUBs dans l’infection par IAV.

An estimated 10%-20% of the world's population is affected each year by seasonal…

Advisors/Committee Members: Demeret, Caroline (thesis director).

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Les adénovirus sont des virus non enveloppés. Afin de pouvoir se répliquer ils doivent entrer dans leur cellule hôte et être transportés jusqu’au noyau pour pouvoir initier l’expression du génome viral. Pour ce faire le virus utilise les composants de sa capside. Parmi ses composants, la protéine VI, une protéine interne de capside, induit la rupture de l’endosome grâce à son hélice amphipatique en N-terminal de la protéine. Récemment, une autre fonction de cette protéine a été décrite durant l’entrée du virus, impliquant cette fois-ci le motif conservé PPxY de la protéine VI. En effet la mutation de ce motif conservé : mutant M1 (PPxYPGAA), diminue de 20 fois l’infection du virus par rapport au virus sauvage. Cette baisse d’infectiosité est liée à un défaut de transport et d’accumulation du virus au niveau du centre organisateur des microtubules (MTOC). Il se trouve que la mutation du motif PPxY conduit à une perte d’interaction de la protéine VI avec les ubiquitines ligase de la famille Nedd4, mais également à un défaut d’ubiquitylation de la protéine VI. Nous avons ainsi entrepris d’étudier le rôle de cette modification post-traductionnelle lors de l’entrée du virus dans la cellule, mais aussi, de manière plus générale, le rôle de la protéine VI. Ainsi nous avons mis en évidence le rôle de la protéine VI et de son motif PPxY dans l’activation du génome viral. Par ailleurs, nous avons identifié une lysine ubiquitylée de la protéine VI et produit un mutant : mutant M6, pour étudier le rôle de cette ubiquitylation. Nous avons enfin entrepris de caractériser l’entrée du virus en produisant et en utilisant des adénovirus mutants, dont le nouveau mutant M6

Adenoviruses are non-enveloped viruses. In order to replicate they have to enter their host cell and be transported toward the nucleus to initiate the viral gene expression. This requires the involvement of viral capsids components. Among these components, protein VI, an inner capsid protein, can induce endosomal rupture, thanks to its amphipathic helix located at the N-terminus part of the protein. Recently, the involvement of a conserved PPxY motif in the Protein VI has also been described in viral entry. Indeed, mutation of this motif (PPxY  PGAA) reduced infectivity of the mutant virus (M1 mutant) 20 folds compared to the wild type virus. This reduction of infectivity is related to a defect of transport and accumulation of viruses at the microtubule organizing center (MTOC) during virus entry. The mutation of PPxY motif leads to a loss of interaction between the protein VI and ubiquitin ligases from the Nedd4 family, and to a lack of protein VI ubiquitylation. The aim of this study was therefore to investigate the role of this posttranslational modification during virus entry, but also more generally the role of protein VI. In this work, we highlight the role of protein VI and its PPxY motif in the activation of the viral genome. Moreover, to investigate the ubiquitylation during virus entry we identify a lysine mutant of protein VI that lack ubiquitylation…

Advisors/Committee Members: Wodrich, Harald (thesis director).