Etude de la régulation de la voie de signalisation Hedgehog chez Drosophila melanogaster : diffusion et transmission du signal, caractérisaion de RipCurl, un nouveau régulateur

Study of the regulation of the Hedgehog pathway at Drosophila melanogaster : diffusion and transmission of the signal, characterization of RipCurl, a new regulator

• Auteur / Autrice : Ralph Rodriguez
• Direction : Pascal Therond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transduction du signal cellulaire

Régulation (biologie)

Invertébrés

Développement

Vertébrés

Résumé

Les molécules sécrétées de la famille Hedgehog (Hh) jouent un rôle crucial au cours du développement chez les vertébrés et les invertébrés. La voie de signalisation Hh est impliquée dans l'apparition de nombreux cancers chez l'homme (cancers de la peau, du cerveau de la prostate et de l'appareil digestif). De par la conservation fonctionnelle de la signalisation Hh entre les vertébrés et la drosophile, cette dernière reste un modèle privilégié pour l'étude fonctionnelle de cette voie. Au cours de ma thèse, je me suis attaché à deux aspects de la signalisation Hh: le contrôle de la diffusion et du mouvement d'Hh depuis ses cellules productrices, es mécanismes de la transduction et de la régulation du signal Hh dans les cellules réceptrices. Pour cela j'ai étudié le rôle des modifications lipidiques de Hh et leur nécessité dans l'activation des différents gènes cibles de la voie. Hh est synthétisé sous forme d'un précurseur dont la maturation est réalisée avant sa sécrétion. Le facteur sécrété correspond à la région N-terminale du précurseur décorée d'une molécule de cholestérol en C-terminal et d'une molécule d'acide palmitique en N-terminal. J'ai ainsi pu montrer que la présence du cholestérol sur Hh était nécessaire à sa sécrétion et à sa diffusion au delà des cellules qui le produisent, et que la présence de l'acide palmitique était nécessaire pour la potentialisation du signal Hh. La deuxième partie de ma thèse s'axe sur la compréhension des mécanismes de régulation de la voie Hh et de ses différents composants. La voie Hh est constituée d'un complexe de réception du signal composé du récepteur Patched et de son co-récepteur smoothened (Smo), et d'un complexe de transduction du signal dont les principaux composants sont : la kinésine costal-2 (Cos), la kinase Fused (Fu), le facteur de transcription cubitus interruptus (Ci). J'ai participé à la démonstration que la transmission du signal Hh entre son complexe de réception et le complexe de transduction du signal se fait par interaction directe entre le co-récepteur Smo et Cos. Par la suite, je me suis intéressé à la régulation de la stabilité des protéines Smo et Cos. Pour cela j'ai effectué une analyse clonale dans le disque imaginal d'aile pour différents gènes codant pour des kinases (tel que PKA, GSK3) et des protéines des complexes d'ubiquitination (tel que certains composants des complexes SCF). Toutes ces protéines sont connues pour jouer un rôle dans la stabilité et la régulation du facteur de transcription de la voie Hh : Ci. L'analyse des clones perte de fonction pour ces différents gènes m'a permis de sélectionner des candidats impliqués dans la stabilité de Cos. Afin de mieux comprendre la régulation de la voie Hh, je me suis intéressé à la caractérisation d'un nouveau gène (ripcurl : rpc) identifié lors d'une mutagenèse de dérégulation. La surexpression de Rpc permet d'obtenir des phénotypes similaires à des pertes de fonction d'hh dans l'aile. J'ai montré que Rpc intervient entre le complexe de réception et le complexe cytoplasmique de transduction du signal Hh. J'ai aussi généré et caractérisé un mutant de Rpc obtenu par re-mobilisation d'un élément P afin de réaliser une étude phénotypique. Complémentairement, j'ai développé des outils biochimiques pour me permettre d'identifier ses partenaires.

The secreted molecules of the family Hedgehog (Hh) play a crucial part during the development at the vertebrate ones and the invertebrates. The way of Hh indication is implied in the appearance of many cancers at the man (cancers of the skin, brain of the prostate and digestive system). From the functional conservation of indication Hh enters the vertebrate ones and the drosophila, the latter remains a model privileged for the functional study of this way. During my thesis, I stuck to two aspects of Hh indication : The control of the diffusion and the movement of Hh since its producing cells, mechanisms of the transduction and the regulation of the Hh signalling the receiving cells. For that I studied the role of the lipidic modifications of Hh and their need in the activation of various target genes of the way. Hh is synthesized in the form of a precursor whose maturation is carried out before its secretion. The secreted factor corresponds to the Nfinal area of the precursor decorated with a cholesterol molecule out of C-terminal and with a palmitic molecule of acid out of N-terminal. I thus could show that the presence of cholesterol on Hh was necessary to its secretion and its diffusion beyond the cells which produce it, and that the presence of the palmitic acid was necessary for the potentiation of the Hh signal. The second part of my thesis is centered on the comprehension of the mechanisms of regulation of the Hh way and its various components. The Hh way consists of a complex of reception of the signal made up of the Patched receiver and of its Co-receiver smoothened (Smo), and of a complex of transduction of the signal whose principal components are: the kinésine costal-2 (Cos), kinase Fused (Fu), the factor of transcription ulna interruptus (Ci). I took part in the demonstration that the transmission of the Hh signal between its complex of reception and the complex of transduction of the signal are done by direct interaction between the co-receptor Smo and Cos. Thereafter, I was interested in the regulation of the stability of the proteins Smo and Cos. For that I carried out a clonal analysis in the disc imaginal of wing for various genes coding for kinases (such as PKA, GSK3) and of proteins of the complexes of ubiquitination (such ascertain components of complexes SCF). All these proteins are known to play a part in the stability and the regulation of the factor of transcription of the Hh way: Ci. The analysis of the loss of function clones for these various genes enabled me to select candidates implied in the stability of Cos. In order to better understand the regulation of the Hh way, I was interested in the characterization of a new gene (ripcurl: RPC) identified at the time of a mutagenesis of deregulation. The over-expression of RPC makes it possible to obtain similar phenotypes with losses of function of hh in the wing. I showed that RPC intervenes between the complex of reception and the cytoplasmic complex of transduction of the Hh signal. I also generated and characterized a mutant of RPC obtained by Re-mobilization of an element P in order to make a phenotypical study. Complementarily, I developed biochemical tools to allow myself to identify his partners.