Compartimentation membranaire d’ADAM10 par les tétraspanines : conséquences pour la voie de signalisation NOTCH

ADAM10 Membrane Compartmentalization by Tetraspanins : Implications for the NOTCH Signaling Pathway

• Auteur / Autrice : Stéphanie Jouannet
• Direction : Éric Rubinstein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 25/11/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Réponses cellulaires au microenvironnement et cancer (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-2015)
• Jury : Président / Présidente : Karim Benihoud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Rubinstein, Karim Benihoud, Laurence Cocquerel, Guillaume Van Niel, Christel Brou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Cocquerel, Guillaume Van Niel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transduction du signal cellulaire

Métalloprotéines

Microdomaines membranaires

Tétraspanines

Mots clés libres

Tétraspanines

ADAM10

NOTCH

Microdomaines membranaires

Tetraspanins

ADAM10

NOTCH

Membrane microdomains

Résumé

Il est maintenant reconnu que la ségrégation latérale des composants de la membrane plasmique, ou compartimentation membranaire, joue un rôle important dans la régulation de la fonction de nombreuses protéines membranaires. Les tétraspanines constituent une famille de protéines intégrales à quatre régions transmembranaires possédant une capacité unique à s’associer entre elles et avec des nombreuses autres molécules de surface pour former un réseau d'interactions moléculaires, le « tetraspanins web ». Il a été proposé que via l’organisation de ce réseau, les tétraspanines joueraient un rôle dans la compartimentation membranaire des protéines auxquelles elles s’associent. Elles jouent également un rôle dans la compartimentation cellulaire en contrôlant le trafic de certaines des protéines associées. Le laboratoire a précédemment démontré que six tétraspanines conservées (Tspan5, 10, 14, 15, 17 et 33) de la sous-Famille des TspanC8 (caractérisées par la présence de huit cystéines dans le grand domaine extracellulaire) interagissent directement avec la métalloprotéase ADAM10 et régulent sa sortie du réticulum endoplasmique. Cette protéase ancrée à la membrane est responsable du clivage protéolytique de l'ectodomaine de diverses molécules de surface et est indispensable pour l'activation de la voie de signalisation NOTCH. Nous démontrons que Tspan5 et Tspan14 sont des régulateurs positifs de la voie de signalisation Notch et que Tspan15 est un régulateur négatif, agissant en amont de la γ-Sécrétase. Cette régulation négative est associée à un changement d’environnement membranaire ainsi qu’à une dynamique différente d’ADAM10 comme le montre un suivi de la protéase à l’échelle de la molécule unique. Par ailleurs, l’analyse par spectrométrie de masse quantitative a montré que la capacité d’ADAM10 à s’associer à des composants connus du réseau de tétraspanines était influencée par son interaction avec ces tétraspanines. Enfin, nous avons identifié une région de la cellule enrichie en CD9 qui contenait également ADAM10 lorsque Tspan5 est exprimée, mais ce n’est pas le cas avec Tspan15. Cette étude démontre que les différentes TspanC8 influencent différemment la capacité d’ADAM10 à cliver certains de ses substrats et illustre la capacité des tétraspanines à réguler l’activité de leurs protéines partenaires en contrôlant leur compartimentation membranaire.

It is now recognized that the lateral segregation of components of the plasma membrane or membrane compartmentalization, play an important role in the regulation of many membrane proteins functions. Tetraspanins are a family of integral membrane proteins with four transmembrane domains with a unique ability to associate with one another and with many other surface molecules to organize a molecular interactions network, the “tetraspanins web”. It was suggested that via the organization of this network, the tetraspanin play a role in membrane compartmentalization of proteins to which they associate. Tetraspanins also play a role in cellular compartmentalization by controlling the trafficking of some associated proteins. In the lab, it has been shown that six conserved tetraspanin (Tspan5, 10, 14, 15, 17 et 33) of the TspanC8 subgroup (characterized by the presence of eight cysteines in the large extracellular domain) interact directly with the metalloproteinase ADAM10 et mediates its exit from the endoplasmic reticulum. This membrane-Anchored metalloprotease mediated ectodomain shedding of various integral molecules and is essential for Notch signaling pathway activation. We demonstrate that both Tspan5 and Tspan14 are positive regulators of Notch signaling pathway, whereas Tspan15 appears as negative regulator, acting in upstream γ-Secretase. This downregulation is associated with a modification of membrane environment as well as different dynamics of ADAM10, as shown by monitoring of protease using single molecule tracking. Furthermore, quantitative mass spectrometry analysis revealed that ADAM10 ability to associate with known components of “tetraspanin web” was influenced by its interaction with these tetraspanins. Finally, we have identified a CD9 enriched cell area which also contained ADAM10 when Tspan5 is expressed but not with Tspan15.This study demonstrates that different TspanC8 influence differently the ADAM10 ability to cleave some of its substrates and illustrate the ability of tetraspanins to regulate the activity of their proteins partners by controlling their membrane compartmentalization.