Contribution à l’étude du rôle de COMMD1 dans la physiopathologie de la mucoviscidose

COMMD1 promotes CFTR trafficking through inhibition of ubiquitination

• Auteur / Autrice : Loïc Drévillon
• Direction : Pascale Fanen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 27/05/2009
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Bases moléculaires et cellulaires des maladies génétiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Marc Delpech
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Fanen, Marc Delpech, Laura Fouassier, Clarisse Vandebrouck, Michel Chignard, Michel Goossens
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laura Fouassier, Clarisse Vandebrouck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur de transcription NF-κB

Mucoviscidose

Mots clés libres

CFTR

Ubiquitinylation

COMMD1

NF-?B

CFTR

Ubiquitination

COMMD1

NF-?B

Résumé

La mucoviscidose (CF, Cystic Fibrosis) est la maladie génétique la plus fréquente dans les populations d’origine caucasienne. Les malades présentent une symptomatologie variée, dominée par une bronchopneumopathie chronique obstructive due à des sécrétions de mucus abondantes et anormalement épaisses et une réponse inflammatoire chronique excessive. La mucoviscidose résulte de mutations dans le gène codant la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), dont la plus fréquente est la délétion d’une phénylalanine en position 508 (F508del) qui est à l’origine d’un adressage défectueux et d’une fonction altérée de la protéine. Afin d’identifier différents partenaires moléculaires de CFTR qui participent à son processus de maturation, à son trafic à la membrane plasmique ou à sa fonction, un criblage double hybride de levure a été effectué en utilisant la troisième boucle intra-cytoplasmique de CFTR (ICL3) comme appât. A l’issue de ce criblage, 14 clones indépendants ont pu être identifiés dont la protéine COMMD1 qui a initialement été décrite comme un régulateur de l’homéostasie du cuivre, de l’absorption sodique et de la voie de signalisation NF-?B. L’objectif principal de ce travail a été de déterminer quel pouvait être l’impact de la protéine COMMD1 sur la maturation et le trafic intracellulaire de CFTR afin de déterminer le rôle de cette protéine dans la physiopathologie de la mucoviscidose. Nous avons montré que la protéine COMMD1 est un nouveau partenaire cytoplasmique du canal CFTR, qui régule le trafic intracellulaire de ce canal par inhibition de l’ubiquitinylation probablement au niveau des endosomes d’endocytose et de recyclage. Notre étude permet de proposer une nouvelle voie de trafic de CFTR via un modèle d’ubiquitinylation régulé par COMMD1. Au cours de cette étude, nous avons également identifié le récepteur 1 de la transferrine (TFR1) comme un nouveau partenaire de COMMD1 dont le mécanisme de régulation semble similaire à celui proposé pour CFTR. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux propriétés inhibitrices de COMMD1 dans la réaction inflammatoire. COMMD1 a été décrit comme le prototype d’une nouvelle famille de protéines jouant un rôle dans l’inhibition de la voie de signalisation NF-kB. Nous avons observé que la distribution subcellulaire de COMMD1 est différente dans les cellules CF et non-CF. Nous avons mis en évidence que la surexpression de COMMD1 dans les cellules épithéliales bronchiques CF, qui présentent une inflammation excessive, pouvait restaurer un niveau d’inflammation comparable aux cellules non-CF. COMMD1 est impliquée dans plusieurs processus cellulaires altérés dans la physiopathologie de la mucoviscidose, affectant le trafic du canal CFTR, l’absorption de sodium et la réponse inflammatoire. Comprendre comment moduler d’une part le processus d’absorption/sécrétion des ions par le trafic de canaux ioniques et d’autre part, l’inflammation des cellules CF par rapport aux non-CF, devrait permettre d’identifier de nouvelles pistes thérapeutiques. Ces traitements permettraient à la fois de réduire la réaction inflammatoire exacerbée, sans nuire à l’activité essentielle de défense contre les pathogènes, et d’améliorer la sécrétion de fluide chez les patients atteints de mucoviscidose

Cystic fibrosis is mainly caused by mutations interfering with the biosynthetic folding of the CFTR protein. The aim of this study was to find proteins able to interact with CFTR and modify its processing. We have identified COMMD1 as a new CFTR partner. COMMD1 is a regulator of copper homeostasis and sodium uptake through interaction with ENaC, as well as the prototype of a new protein family that plays a role in inhibiting NF-?B signalling Co-immunoprecipitation experiments showed that COMMD1 associates with endogenous CFTR in HT29 cells and with F508del-CFTR in heterologously expressing epithelial cells. COMMD1 sub-cellular distribution is both nuclear and cytoplasmic, and more precisely in vesicular cytoplasmic compartments, as assessed by immunocytochemical microscopy. Further studies showed COMMD1 partial codistribution with an early endosomal compartments (TfR). COMMD1 is not involved in CFTR processing (C band) but wt-CFTR cell surface expression was halfreduced when COMMD1 expression was silenced. Unlike F508del-CFTR in temperature rescue, COMMD1 over-expression increased 15% wt-CFTR cell surface expression. Assessment of CFTR ubiquitination showed that COMMD1 over-expression strongly decreased CFTR ubiquitination therefore increasing CFTR cell surface expression. Finally, these data indicate that COMMD1 vesicular compartment is involved in CFTR trafficking through inhibition of CFTR ubiquitination. Understanding how COMMD1 modulation modifies transepithelial transport and inflammation in CF versus non CF cells should give new therapeutic clues to reduce exacerbated inflammation and improve fluid secretion in CF patients