HACE1 E3 ubiquitine ligase : caractérisation de sa régulation par phosphorylation et mise en évidence de son rôle dans la cohésion cellulaire

The E3 ubiquitin ligase HACE1 : characterization of its regulation by phosphorylation and demonstration of its role in cellular cohesion

• Auteur / Autrice : María Isabel Acosta-López
• Direction : Emmanuel Lemichez, Orane Visvikis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interactions moléculaires et cellulaires
• Date : Soutenance le 15/09/2017
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Méditerranéen de Médecine Moléculaire (Nice) - Centre méditérannéen de médecine moléculaire
• Jury : Président / Présidente : Anne Debant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Lemichez, Orane Visvikis, Anne Debant, René-Marc Mège, Serge Roche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : René-Marc Mège, Serge Roche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jonctions cellulaires

Régulation cellulaire

Ligases

Ubiquitine

Mots clés libres

HACE1

PAK

Rac1

Jonctions inter-cellulaires

HACE1

PAK

Rac1

Inter-cellular junctions

Résumé

HACE1 est une E3 ubiquitine ligase qui contrôle notamment l’activité de la petite GTPase Rac1 en catalysant son ubiquitination dégradative. Rac1 contrôle de nombreux processus cellulaires tels que l’adhérence, la migration et la prolifération. Aussi, la perte d’expression d’HACE1 dues à des altérations génétiques ou épigénétiques est associée à des pathologies humaines tels que le cancer, des syndromes neurodégénératifs et des maladies développementales. Pourtant, malgré l’importance de HACE1 en physiopathologie, rien n’est connu sur la régulation post-traductionnelle de son activité. Au cours de ce travail, nous avons montré que la serine 385 de HACE1 est phosphorylée par les kinases PAKs de groupe I en réponse à l’activation de Rac1 et de Cdc42. Nous montrons que le mutant phospho-mimetic HACE1(S385E) présente une activité réduite d’ubiquitination de Rac1. De plus, nous mettons en évidence un rôle centrale de la régulation de la Ser-385 par phosphorylation dans l’oligomérisation de HACE1, définissant ainsi les bases moléculaires de la relation entre structure et fonction de HACE1. En parallèle, nous avons déterminé que la perte d’expression d’HACE1 altère la cohésion des jonctions entre cellules épithéliales. Cet effet de dissociation s’apparente à une transition épithelio-mésenchymateuse (EMT) caractérisée par un échange d’expression de la E-cadhérine par la N-cadhérine régulé au niveau transcriptionnel. L’ensemble de ce travail a donc permis de mettre en évidence un mode inédit de régulation par phosphorylation de l’activité de HACE1 contrôlée par les kinases PAK du groupe I, ainsi qu’un rôle majeur de HACE1 dans la régulation de la cohésion cellulaire et l’EMT.

The E3 ubiquitin ligase HACE1 is a key regulator of cellular homeostasis best-characterized for its ability to control the activity of the Rho GTPase Rac1. This GTPase is encoded by an essential gene whose product controls a wide array of cellular processes such as cell adhesion, migration and proliferation. Accordingly, the repression of HACE1 expression due to genetic and epigenetic alterations has been associated with numerous pathologies, including cancer, neurodegenerative and developmental diseases. However, nothing is known about the posttranslational regulation of HACE1 activity. Here, we unveiled that HACE1 gets phosphorylated at serine Ser-385 by Group-I Pak kinases in response to Rac1/Cdc42 activation. Mechanistically, we define that the phospho-mimetic mutant HACE1(S385E) displays a lower capacity to ubiquitinate Rac1 in cells. In addition, our work attributes to the phosphorylation of Ser-385 a pivotal role in the state of HACE1 oligomerization, which sets the basis for deciphering the relationship between HACE1 structure and activity. In parallel, we have found that the loss of HACE1 expression leads to the disruption of epithelial monolayer cohesion characterized by disrupted of cell-cell junctions. Accordingly, we determined that loss of HACE1 results in the acquisition of epithelial-mesenchymal transition (EMT) features, including a transcriptionally regulated switch of expression between E-cadherin and N-cadherin. Altogether, this work reveals a phospho-mediated regulation of HACE1 activity that is under the control of Group I PAKs and implicates HACE1 in the balance between epithelium integrity versus EMT.