Régulation de la protéine Rac1 chez le pathogène oportuniste C. Albicans

Regulation of the Rho G protein, Rac1, in the pathogenic fungus Candida albicans

• Auteur / Autrice : Hannah Hope
• Direction : Martine Bassilana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Robert Arkowitz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Bassilana, Robert Arkowitz, Peter Philippsen, Neil A. R. Gow, Deborah Hogan, Ellen Van Obberghen-Schilling
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Philippsen, Neil A. R. Gow, Deborah Hogan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytosquelette

Candida albicans

GTPases Rho

Résumé

C. Albicans est un pathogène opportuniste de l’homme, en général présent dans la flore intestinale. Un des facteurs de virulence de cet organisme est sa capacité de dimorphisme: cette levure évolue entre une forme ovoïde et une forme filamenteuse invasive. Ce changement de forme requiert une réorganisation du cytosquelette, suggérant que les facteurs clés de cette réorganisation - les protéines G de type Rho et leurs régulateurs - jouent un rôle important dans la croissance filamenteuse et la virulence de cet organisme. A la différence de l’homme, il n’y a que six de ces protéines G chez la levure. L’objectif de ce travail est d’étudier le rôle et la régulation de l’une d’entre elles, Rac1, identifiée précédemment dans le laboratoire. Nous avons tout d’abord identifié l’activateur de Rac1, Dck1, et nos résultats suggèrent que la spécificité de Rac1 est en partie déterminée par cet activateur. Dck1 fait partie de la famille d’activateurs CDM, définie par C. Elegans Ced-5, H. Sapiens Dock180 et D. Melanogaster Myoblast city. Chez les mammifères, la protéine d’échaffaudage ELMO (engulfment and cell motility) est nécessaire, en plus de Dock180, pour l’activation optimale de Rac1. Une recherche BLAST du génome de C. Albicans a permis d’identifier un analogue d’ELMO1, appelé LMO1. L’étude de la régulation de Rac1 a été poursuivie en caractérisant le rôle de Lmo1, utilisant des approches génétiques et biochimiques. Nos résultats indiquent qu’un mutant de délétion lmo1 est déficient pour la croissance filamenteuse invasive, tout comme les mutants de délétion rac1 et dck1. La sur-expression spécifique de la protéine MAP Kinase Cek1 permet de restaurer la croissance filamenteuse invasive dans chacun de ces mutants de délétion. De plus, nos résultats montrent que Rac1, Dck1 et Lmo1 sont critiques pour l’intégrité cellulaire. D’autre part, nous avons pu déterminer que Lmo1 lie Dck1 et Rac1, soit ensemble ou soit separament. . Dans l’ensemble, nos résultats permettent de proposer que Rac1, Dck1 et Lmo1 fonctionnent en complexe, en amont de la MAP kinase Cek1, lors de la croissance filamenteuse invasive de C. Albicans. Cette étude montre pour la première fois la conservation d’un complexe fonctionnel Dock180/ELMO/Rac1 de la levure à l’homme.

C. Albicans is a human opportunistic pathogen that can invade host tissues, causing infections ranging from superficial epithelial mycoses to life threatening systemic infections in immuno-compromised patients. C. Albicans is a dimorphic fungus that exists either as an oval budding yeast or as a filamentous form (hyphal or pseudohyphal). The morphological switch between these two states is critical for C. Albicans pathogenicity. Rho G-proteins are well-documented regulators of the actin cytoskeleton and cell polarity in all eukaryotic cells. In C. Albicans it has been previously shown that distinct Rho G-proteins are required for filamentous growth in response to specific stimuli. Cdc42 is essential for filamentous growth in response to serum whereas Rac1 is required for filamentous growth in an agar matrix. The aim of my thesis research was to determine how Rac1 is regulated during filamentous growth in C. Albicans. First, we identified Dck1, which belongs to the Ced-5, Dock180, myoblast city (CDM) family of guanine nucleotide exchange factors, which is required for invasive filamentous growth similar to Rac1. Subsequently we showed using in vitro binding and genetic suppression studies that Dck1 can activate Rac1 during invasive filamentous growth. From these results we concluded that the requirement for distinct G-proteins for filamentous growth in reponse to different stimuli is due to the specificity of their activators. In mammals, flies and worms the ELMO (engulfment and cell motility) protein functions as a scaffold which is necessary for Rac1 signalling. Based on similarity to the mammalian ELMO1 we identified Lmo1 and showed that it is required for invasive filamentous growth. Furthermore we demonstrated that Lmo1 interacts with both Dck1 and Rac1. Overexpression of the MAP kinase Cek1 restores invasive filamentous growth in each of these three deletion mutants. In addition we identified a role for these proteins in cell integrity. Together, our results indicate that Lmo1, Rac1 and Dck1 function as a complex upstream of the Cek1 MAP kinase during invasive filamentous growth. This work shows for the first time the conservation of the Dock180/ELMO/Rac1 signalling complex between fungi and mammals.