Rôle des protéases Pim1/Lon et ClpP dans la mitochondrie : implication en conditions de stress et dans le vieillissement

Role of Pim1/Lon et ClpP proteases in mitochondria : implication in stress conditions and in the aging process

• Auteur / Autrice : Aurélien Bayot
• Direction : Bertrand Friguet, Anne-Laure Bulteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure, fonction et ingéniérie des protéines
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement

Mitochondries

Protéases

Résumé

Un dysfonctionnement mitochondrial a été mis en cause dans le processus de vieillissement, en lien avec une augmentation du niveau de stress oxydant et une accumulation de protéines oxydées dans les cellules. Les systèmes protéolytiques occupent une place importante en éliminant les protéines altérées produites en condition de stress. Dans le cytosol, le protéasome constitue le principal système de dégradation des protéines oxydées. Dans les mitochondries, les protéases Pim1/Lon et ClpP sont localisées dans la matrice et participent au renouvellement des protéines endommagées. Plusieurs études soulignent leur importance dans la réponse au stress dans la mitochondrie. La protéase Pim1/Lon est également impliquée dans le maintien des fonctions mitochondriales. Mon objectif pendant cette thèse a été de préciser le rôle de ces deux protéases dans la mitochondrie, notamment en conditions de stress. L’implication de la protéase Pim1 dans le vieillissement a aussi été analysée. Nous avons identifié les substrats endogènes de la protéase Pim1 (S. Cerevisiae) en utilisant un modèle de levure ρ0 (dépourvu d’ADNmt). Des protéines partenaires de Pim1 ont également été obtenues. Ce travail a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de la protéase Pim1 en condition de stress spécifique de la mitochondrie. Des précisions quant à ses fonctions dans l’organite ont aussi été apportées. Dans un deuxième temps, une diminution de la longévité a été observée chez une souche Δpim1. Etonnamment, ce vieillissement prématuré met en jeu un dysfonctionnement cytosolique. Nous avons ensuite réussi à reverser ce phénotype de vieillissement par surexpression d’Hsp104, validant de cette manière les mécanismes mis à jour. D’autre part, nous avons établi des lignées de cellules humaines permettant d’éteindre l’une ou l’autre des protéases Lon ou ClpP par une approche shRNA inductible. Ces cellules ont été caractérisées en conditions basales, en portant une attention particulière aux fonctions mitochondriales, en lien avec la prolifération et la mort cellulaire. A l’exception d’une baisse de prolifération, aucun phénotype n’a été observé dans les cellules déficientes en ClpP. En revanche, l’extinction de la protéase Lon révèle une altération du réseau mitochondrial et semble indiquer une accumulation de protéines non dégradées dans les mitochondries. A terme, ces modèles cellulaires présentent un intérêt pour identifier les substrats de ces deux protéases et pour évaluer leur rôle en conditions de stress