Lei/l-dnase ii : aspects structuraux et intégration dans le réseau des voies de mort cellulaire

par Chloé Daniel-Leprêtre

Thèse de doctorat en Biologie du vieillissement

Sous la direction de Alicia Torriglia.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .

mots clés

• Mort cellulaire
• Leukocyte elastase
• Serpines
• Vieillissement de la cellule
• Conformation des protéines
• Caspase 8

Résumé

Processus indispensable au développement puis à l'homéostasie des organismes, la mort cellulaire est dérégulée dans la plupart des pathologies, rendant son étude cruciale pour l'innovation thérapeutique. De nombreux effecteurs interviennent dans différentes voies moléculaires pour exécuter la mort d'une cellule. L'un d'entre eux, la LEI/L-DNase II, a été caractérisé dans notre laboratoire. La LEI (Leukocyte Elastase Inhibitor) est une protéine cytosolique inhibitrice de protéases et appartient à la famille des serpines intracellulaires. Sous l'effet de certains stress inducteurs de mort cellulaire, elle subit un remaniement conformationnel qui la transforme en L-DNase II (LEI-derived DNase II), une endonucléase acide. Elle est alors transportée dans le noyau où elle va participer à la dégradation de l'ADN. Dans ce travail nous identifions les mécanismes moléculaires permettant l'apparition et la régulation des propriétés pro-apoptotiques de la L-DNase II, et caractérisons son site actif endonucléase, une séquence de nucléarisation et un signal d'exportation nucléaire. Notre recherche a également porté sur les partenaires de la voie de la LEI/L-DNase II. Elle a permis de mettre en évidence son interaction avec d'autres acteurs de la mort cellulaire : la PARP- 1 et AIF. En outre, nous avons montré que, lorsque le stress inducteur de mort cellulaire ne provoque pas la transformation de la LEI en L-DNase II, son activité anti-protéase lui permet d'inhiber l'activation de la caspase-8 via la cathepsine D. Elle a alors une activité protectrice. Ces travaux améliorent notre connaissance de la mort cellulaire en général, et de la voie de la LEI/L-DNase II en particulier.

Titre traduit

LEI/L-DNase II : Structural aspects and intégration in the network of cell death pathways

Résumé

Cell death is essential for the development and homeostasis of multicellular organisms. Its alteration is involved in most human diseases, so that, the study of molecular pathways involved in cell death is an important due in the development of new therapeutic strategies. Cell death effectors are organized in several molecular pathways. One of them has been characterized in our laboratory, namely the LEI/L-DNase II pathway. LEI (Leukocyte Elastase Inhibitor) is a cytosolic protease inhibitor belonging to the serpin superfamily. Upon cell death induction by certain agents, LEI undergoes a conformational change and is transformed in L-DNase II (LEI-derived DNase II), an acid endonuclease. Then it is translocated to the nucleus where it contributes to the DMA degradation. Here we investigate the molecular mechanisms involved in the activation and regulation of L-DNase II pro-apoptotic properties. We identify its endonuclease active site, a nuclear localization signal, and a nuclear export signal. We also focused our research on the molecular partners of LEI/L-DNase II pathway. We characterize LEI/L-DNase II interaction with PARP-1 and AIF, two key molecules of cell death. We also show that upon cell death induction by agents that do not activate L-DNase II, the anti-protease activity of LEI blocks caspase-8 activation through cathepsin D inhibition. Thus, LEI has a protective function in these conditions. This work contributes to increase the global knowledge on cell death, and improves our understanding of LEI/L-DNase II pathway.