Régulation du nombre de cellules épithéliales par deux protéines adaptatrices chez la drosophile : Big Bang et Magi

Epithelial cell number regulation by two scaffold proteins in Drosophila : Big Bang and Magi

• Auteur / Autrice : Elodie Forest
• Direction : Alexandre Djiane, Lisa Héron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 29/06/2017
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Cancérologie (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Céline Gongora
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Djiane, Lisa Héron, Céline Gongora, Marie-Emilie Terret, Jean-René Huynh, Nicolas Tapon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Emilie Terret, Jean-René Huynh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytosquelette d'actine

Jonctions cellulaires

Cellules -- Prolifération

Drosophila melanogaster

Mots clés libres

Protéines adaptatrices

Cytosquelette d'actine

Prolifération

Voie Hippo

Jonctions

Cortical scaffolds

Actin cytoskeleton

Proliferation

Hippo pathway

Junctions

Résumé

Les cellules épithéliales sont des cellules polarisées qui forment l’un des types cellulaires le plus abondant dans le corps humain. Leur polarité apico-basale (A/B) est établie et maintenue par la ségrégation asymétrique de protéines adaptatrices hautement conservées. Cette polarité est essentielle pour de nombreuses fonctions cellulaires clés comme l’adhésion (jonctions intercellulaires) ou la signalisation et la prolifération par la localisation et la concentration des complexes de signalisation. Durant la cancérogénèse, un grand nombre de ces processus est dérégulé aboutissant à la sur-prolifération, la migration et/ou l’invasion des cellules cancéreuses. Une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine de ces processus est indispensable pour trouver de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement du cancer. Dans l’équipe, nous sommes particulièrement intéressés par les protéines adaptatrices à domaines PDZ (domaine de liaison protéine-protéine). De par leur structure modulaire et la diversité de leurs partenaires, ces protéines adaptatrices sont impliquées dans la régulation de très nombreuses fonctions et fournissent des plateformes où différents processus peuvent être intégrés. Durant mon doctorat, j’ai étudié deux protéines adaptatrices dans le système animal modèle Drosophila melanogaster, Bbg et Magi, impliquées dans deux processus cellulaires essentiels : la dynamique des jonctions et la prolifération. Grâce aux molécules d’adhésion, les cellules non seulement restent cohésives dans un tissu, mais c’est aussi à ce niveau qu’elles peuvent obtenir une information concernant la densité cellulaire d'un tissu. Cette information est alors relayée au cytosquelette d’actine via des protéines adaptatrices spécialisées dans le but de réguler la prolifération et la voie Hippo. Cependant, le contrôle de la voie de signalisation Hippo par certaines protéines adaptatrices et par le cytosquelette d’actine n'est que partiellement compris à ce jour. Dans le laboratoire, nous étudions notamment le rôle d'une nouvelle protéine adaptatrice apicale nommée Big Bang (Bbg) dans le disque d’aile de la drosophile. Nous nous sommes intéressés à Bbg car c’est une cible de la voie Notch chez la drosophile et son homologue humain PDZD2 (pour PDZ domain-containing 2 protein) est sur-exprimé dans plusieurs cancers (sein et prostate).Mes résultats montrent que Bbg est un nouveau régulateur du cytosquelette d’actine et de la voie Hippo. Une étude détaillée de la fonction de Bbg et de ses partenaires permet de mieux comprendre les relations existantes entre dynamique de l’actine et prolifération. Bbg induit une accumulation d’actine filamenteuse en augmentant l’activité d’Enabled et la phosphorylation de Myosin Light Chain (MLC). Cette régulation résulte en une augmentation de l’activité de Yorkie, effecteur final de la voie Hippo, pour soutenir la prolifération cellulaire.La régulation des jonctions adhérentes est une étape cruciale lors de l’évolution d'une tumeur solide. Malgré les récentes avancées dans le domaine, de nombreux aspects clés de la dynamique des jonctions restent peu caractérisés.Dans le laboratoire, nous recherchons de nouveaux régulateurs de jonctions et grâce au modèle de remodelage des AJs lors du développement de l’œil de pupe de drosophile. Nous avons identifié Magi en tant que protéine adaptatrice recrutant le complexe formé de RASSF8 et ASPP. Magi régule le recrutement de Bazooka à la membrane, le dépôt d’E-Cadhérine et des Caténines et finalement le remodelage des jonctions pendant la morphogénèse. J’ai identifié Echinoid, une protéine de type immunoglobuline impliquée dans l’adhésion cellulaire et la régulation de la voie Hippo, comme un nouveau partenaire responsable du recrutement de Magi aux futures zones de jonctions.

Epithelial cells are polarised cells that form one of the most abundant cell types in the human body. Their apico-basal (A/B) polarity is established and maintained by the asymmetric segregation of highly conserved scaffold proteins. Proper A/B polarity is critical for many key cellular functions such as intercellular junctions and therefore adhesion, or signalling and proliferation by localising and concentrating signalling complexes. During carcinogenesis, many of these processes are mis-regulated leading to the over-proliferation, migration and/or invasion of cancer cells. A better understanding of the mechanisms underlying these processes is really needed to find new therapeutic targets in cancer treatment.In the team, we are particularly interested in scaffold proteins with PDZ domains (protein-protein interaction domains). Due to their modular structure, the high number of interactions they engage in, and the variety of their binding partners, these scaffold proteins are implicated in the regulation of many key cellular functions and processes. During my PhD, I have studied two scaffold proteins in the Drosophila melanogaster animal model, Bbg and Magi, which are involved in two important cell processes: adherens junctions (AJs) dynamic and cell proliferation.Through adhesion molecules, epithelial cells not only remain cohesive, but can also sense cellular density in a tissue and relay this information through dedicated scaffolds to the actin cytoskeleton to ultimately regulate the Hippo pathway and proliferation. However, many aspects of the control of Hippo signalling by apical scaffolds and the actin cytoskeleton are still poorly understood. In the laboratory, we are interested in the study of a new conserved apical scaffold, Big Bang (Bbg). Bbg is a new and quite unknown protein expressed in a variety of Drosophila epithelia, and appears as a potential Notch target in Drosophila. Its’ human homolog called PDZD2 (PDZ domain-containing 2 protein) has been shown to be over-expressed in several types of cancers (breast and prostate cancers).My results show that Bbg is a new regulator of the actin cytoskeleton and of the Hippo pathway in Drosophila. A detailed study of Bbg function and of its associated partners have helped to better understand the intricate relationships between actin dynamics and proliferation. My results suggest that Bbg promotes accumulation of filamentous actin (F-Actin) through the increase of the activity of Enabled (Ena) and the phosphorylation of the molecular motor Myosin Light Chain (MLC). This regulation leads to the increase of Yorkie activity, the final effector of the Hippo pathway, to promote cell proliferation.The regulation of adhesion, and in particular of Adherens Junctions (AJs), is a critical step during the evolution of solid tumours. A better understanding of how these structures are regulated will provide valuable insights into different phases of the disease. Despite the recent advances, many key aspects of AJ dynamics remain poorly understood. In the laboratory, we are interested in the identification of new AJs regulators. Using the remodelling of AJs during the development of the Drosophila pupal eye as a model, we have identified Magi as a scaffold recruiting a complex formed by RASSF8 and ASPP, regulating Bazooka membrane recruitment, E-Cadherin and catenins deposition, and ultimately AJs remodelling during morphogenesis. I uncovered Echinoid, an immunoglobulin-like protein involved in cell adhesion and in Hippo pathway regulation, as a new binding partner responsible for the recruitment of Magi at future AJ sites.