Étude des rôles de deux gènes de la superfamille Ly6 dans l'organisation des jonctions spetées au cours du développement de Drosophila melanogaster

The role of two members of the Ly6 superfamily in the organization of septate junctions during Drosophila melanogaster development

• Auteur / Autrice : Assia Hijazi
• Direction : Fernando Roch, Lucas Waltzer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire, génétique et développement
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glycoprotéines

Drosophila melanogaster

Mots clés libres

La superfamille Ly6

Développement de la drosophile

Jonctions septées

Barrière paracellulaire

Jonctions paranodales

Résumé

La superfamille Ly6 est une famille de gènes présente dans le génome de la plupart des métazoaires, y compris l'Humain. Ces gènes codent principalement pour des glycoprotéines attachées à la membrane par une ancre GPI (Glycosylphosphatidylinositol), mais aussi pour des ligands solubles. Les membres de cette famille se caractérisent par la présence d'un domaine extracellulaire, appelé domaine Ly6, dont la structuration est assurée par 8 à 10 cystéines présents dans des positions conservées. La grande variabilité du reste de la séquence des protéines Ly6 leur permet d'exercer des fonctions divergentes, hautement spécialisées. Même si certaines fonctions des protéines Ly6 ont été élucidées chez divers organismes, on connait très peu sur leurs rôles potentiels pendant le développement animal. Durant ma thèse, j'ai utilisé la drosophile comme système modèle afin d'étendre nos connaissances sur les fonctions de ces protéines dans un contexte développemental. Notre travail a permis d'identifier l'ensemble des 36 membres de la superfamille Ly6 chez Drosophila melanogaster. J'ai étudié plus particulièrement le rôle de deux membres de cette famille au cours du développement. La caractérisation fonctionnelle des mutants pour ces deux gènes, appelés boudin et coiled, a montré qu'ils sont tous les deux requis pour la morphogenèse trachéale et l'organisation des jonctions septées dans les tissus épithéliaux. Les jonctions septées sont des structures d'adhérence cellulaire, analogues aux jonctions serrées des vertébrés. Elles permettent aux épithéliums d'exercer leur fonction de barrière paracellulaire qui régule le passage des solutés et des ions. Les jonctions septées de la drosophile sont aussi similaires aux jonctions paranodales des vertébrés, présentes au contact entre axones et cellules de Schwann, et nos résultats montrent que boudin et coiled sont également requis pour l'organisation des jonctions septées dans le système nerveux. D'autre part, nous avons montré que la protéine Boudin est capable de diffuser d'une cellule à l'autre pour réguler la formation des jonctions septées. Ce mode d'action ''cellulaire non-autonome '' n'avait jamais été décrit pour des protéines qui participent à l'organisation des jonctions septées. L'étude du mode de diffusion et du trafficking de Boudin permettra de mieux comprendre comment cette protéine exerce sa fonction. Enfin, un autre challenge sera d'identifier les partenaires fonctionnels de Boudin et Coiled pour élucider les mécanismes moléculaires par lesquels ces protéines contrôlent le maintien et l'organisation des jonctions septées.

The Ly6 superfamily is a large family of genes present in most metazoan genomes, including 45 members in Humans. These genes mainly encode for extracellular glycoproteins attached to the cell membrane by a GPI anchor (Glycosylphosphatidylinositol), but also for soluble ligands. They are characterized by the presence of an extracellular domain, called Ly6 domain, whose structure is provided by 8 to 10 cysteines present in conserved positions. The great variability exhibited by the Ly6 primary sequences allows these proteins to exert highly divergent roles. Although their function has been elucidated in various organisms, we still know very little about their potential roles during animal development. During my PhD, I used the Drosophila model system to extend our knowledge about the functions of these proteins in a developmental context. Our work has permitted the identification of 36 members of the Ly6 superfamily in Drosophila melanogaster, and I have characterized at a functional level two of these genes during development. Phenotypic analysis of mutants for these two genes, called boudin and coiled, has shown that both of them are required for tracheal morphogenesis and organization of septate junctions in epithelial tissues. Septate junctions are cell adhesion structures analogous to vertebrate tight junctions. They allow epithelia to perform their barrier function and regulate the passage of solutes and ions through the paracellular space. Septate junctions in Drosophila are similar to the vertebrate paranodal junctions, present at the contact between axons and Schwann cells, and our results show that boudin and coiled are also required for the organization of septate junctions in the fly nervous system. On the other hand, we have shown that the protein Boudin is able to diffuse from one cell to another to regulate septate junction formation. This non cell autonomous mode of action had never been described for proteins involved in septate junction organization. Studying the diffusion mechanisms and the trafficking of Boudin is important to better understand how this protein performs its function. Finally, another challenge will be to identify functional partners of Boudin and Coiled to elucidate the molecular mechanisms by which these proteins control the maintenance and the organization of septate junction structures.