Détoxification des composés dicarbonylés glyoxal et méthylglyoxal par le système glyoxalase et implications dans la protection des protéines au cours du vieillissement cutané

Detoxification of dicarbonyl compouds glyoxal and methylglyoxal by glyoxalase system and implications in protein protection during skin aging

• Auteur / Autrice : Sabrina Radjei
• Direction : Isabelle Petropoulos, Carine Nizard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du vieillissement
• Date : Soutenance le 26/09/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Lecaille, Florence Chainiaux-Debacq, Jean-Christophe Larcher, Fernando Rodrigues-Lima

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homéostasie

Glycosylation

Mots clés libres

Vieillissement de la peau

Glycation

Composés dicarbonylés

Système des glyoxalases

Skin aging

Glycation

Résumé

Le vieillissement de la peau est la résultante du chrono et du photo-vieillissement qui partagent des changements moléculaires incluant les modifications des protéines telles que la glycation. La glycation se produit lorsque le glucose ou ses dérivés dicarbonylés, le glyoxal et de méthylglyoxal, réagissent avec les protéines conduisant à la formation de produits de glycation avancée (AGE). Le but de ces travaux est de mieux comprendre le rôle des glyoxalases dans la détoxification des dicarbonyles et dans la protection des protéines au cours du vieillissement de la peau. Afin de comprendre la régulation du systeme dans la peau humaine pendant le chono et le photo-vieillissement, des coupes de peau de donneurs jeunes et âgées ont été analysées par immunohistochimie. Le système des glyoxalase, glyoxalase 1 (GLO1) et glyoxalase 2 (Glo2), et AGE ont été localisés et détectés dans les échantillons de peau. Pour comprendre le rôle des GLO en réponse au stress dicarbonyle, des kéartinocytes HaCaT ont été soumise à un stress dicarbonyle de 24h et l'expression et les activités des glyoxalases ont été déterminées. Enfin, des études protéomiques ont été réalisées sur des cellules HaCaT surexprimant Glo2 ou inhibant GLO1 et nous sommes en train d'identifier des protéines cibles des carboxymethyllysines. Nos résultats montrent que le système des glyoxalases est présent dans la peau en particulier dans les cellules basales et est capable de protéger les protéines cellulaires contre les dommages oxydatifs. Nous espérons que notre étude peut contribuer à comprendre le rôle des glyoxalases dans la maintenance protéique qui est un élément clé de l'homéostasie cellulaire au cours du vieillissement.

Skin aging is the result of intrinsic and photo-aging, due to UV exposure, that both share important molecular features including alterations of proteins such as glycation. Glycation occurs when glucose or its derivates the dicarbonyl compounds glyoxal and methylglyoxal react with proteins leading to the formation of advanced glycation endproducts (AGE). The aim of this work is to better understand the role of glyoxalases in the detoxification of dicarbonyls and in the protection of keratinocyte’s proteins during skin aging.In order to understand glyoxalases regulation in human skin during intrinsic and photo-aging, skin sections from young and old donors were analysed by immunohistochemistry. The glyoxalase system, glyoxalase 1 (Glo1) and glyoxalase 2 (Glo2), and AGE were localized and detected in the skin samples. To understand the role of glyoxalases in response to dicarbonyl stress, HaCaT keratinocytes were subjected to a 24h dicarbonyl stress and the expression and activities of glyoxalases were determined. HaCaT cells silenced for Glo1 or overexpressing Glo2 were developed and were used in proteomic studies to identify target proteins preferentially glycated by dicarbonyl compounds.Finally, proteomic studies were performed on cellular clones overexpressing Glo2 or inhibiting Glo1 and we are currently identifying proteins targets for carboxymethyllysine modifications.Our results show that glyoxalase system is present in skin especially in the basal cells and is able to protect cellular proteins against oxidative damages. We expect that our study may contribute to decipher the role of glyoxalases in protein maintenance, which is a key element of cellular homeostasis during aging.