Rôle de la phospholipase D1 dans le trafic membranaire : implication dans le développement neuronal et l'exocytose régulée

Role of phospholipase D1 in membrane trafficking : involvement in neural development and regulated exocytosis

• Auteur / Autrice : Mohamed Raafet Ammar
• Direction : Nicolas Vitale
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 16/09/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Olivier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michael Reber, Jamel Chelly, Yann Humeau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Galli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines kinases

Phospholipases

Exocytose

Transport biologique

Croissance -- Aspect moléculaire

Neurones

Mots clés libres

PLD1

RSK2

Ti-VAMP

Acide phosphatidique

Croissance neuritique et développement neuronal

Trafic membranaire

PLD1

RSK2

Ti-VAMP

Phosphatidic acid

Neurite growth

Membrane trafficking

Résumé

La croissance neuritique est un mécanisme complexe qui fait toujours l’objet d’intenses investigations. Les donnés actuelles ont permis de mettre en évidence l’implication de trois mécanismes principaux dans la croissance neuritique : i) la dynamique du cytosquelette, ii) le trafic intracellulaire et l’apport membranaire au niveau du cône de croissance et iii) la signalisation cellulaire, principalement via la voie MAPK-ERK1/2, qui abouti à la régulation de la transcription.La PLD1 et son produit l’acide phosphatidique semblent être au centre de voies majeures impliquées dans le développement neuronal. Mes travaux ont permis d’approfondir nos connaissances sur le rôle cellulaire de la PLD1 au cours de la croissance neuritique. J’ai montré que la PLD1 en collaboration avec la kinase RSK2 régule la fusion des vésicules positives pour Ti-VAMP/VAMP7 au cours de la croissance neuritique. D’autre part, j’ai établi que la PLD1 joue un rôle important dans le maintien de la signalisation endosomale de la voie MAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induite par les neurotrophines. J’ai également montré que la PLD1 régule l’activation de mTOR/p70S6K en réponse au BDNF. La dérégulation des voies MAPK-ERK1/2 et mTOR/p70-S6K pourraient être à la base de la réduction de l’arborisation dendritique et de la maturation des épines dendritique observée dans les neurones corticaux Pld1-/- en culture. En plus de l’implication de RSK2 dans la régulation de la PLD1, j’ai également montré que la PLD1 régule l’activation de RSK2 en réponse aux neurotrophines, probablement via une boucle de rétrocontrôle. Ainsi les donnés obtenus suggèrent un lien fort entre les deux protéines au cours du développement neuronal. A la lumière de ces donnés, un dysfonctionnement de ce mécanisme pourrait expliquer le retard mental observé chez les patients atteints du syndrome de Coffin-Lowry causé par la perte de l’activité kinase de RSK2. D’autre part, les résultats obtenus suggerent un rôle de la PLD1 dans l’exocytose des vésicules.

Neurite outgrowth is a complex mechanism that is still the subject of intense investigation. Current given helped to highlight the involvement of three main mechanisms in neurite growth : i) the dynamics of the cytoskeleton, ii) the intracellular membrane trafficking and membrane supply at the growth cone and iii) cell signaling , mainly via the MAPK-ERK1 / 2, which resulted in the regulation of transcription. The PLD1 and its product the phosphatidic acid (PA) appear to be at the center of the major pathways involved in neuronal development. My work has deepened our understanding of the cellular role of PLD1 during neurite outgrowth. I showed that PLD1 together with the protein kinase RSK2 regulates the fusion of vesicles positive for Ti-VAMP/VAMP7 during neurite outgrowth. On the other hand, I have determined that PLD1 plays an important role in maintaining the endosomal signaling pathwayMAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induced by neurotrophin. I also showed that PLD1 regulates the activation of mTOR/p70S6K in response to BDNF. Deregulation of MAP -ERK1 / 2 and mTOR/p70-S6K pathways could be the basis for the reduction of dendritic arborization and maturation of dendritic spines observed in cortical neurons Pld1-/- culture. In addition to the involvement of RSK2 in the regulation of PLD1, I also showed that PLD1 regulates RSK2 activation in response to neurotrophin, possibly via a feedback loop. Thus given obtained suggest a strong link between the two proteins during neuronal development. In the light of these data, alteration of this mechanism could explain the mental retardation observed in patients with Coffin -Lowry syndrome caused by loss of the kinase activity of RSK2. On the other hand, our results suggest a role for PLD1 in exocytosis of vesicles.