La protéine PiT1/Slc20a1, un nouveau régulateur de l'homéostasie cellulaire : implication dans la maturation du cartilage de la plaque de croissance

• Auteur / Autrice : Greig Couasnay
• Direction : Laurent Beck, Sarah Beck-Cormier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers (2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE (2009-2015)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Legeai-Mallet, Jérôme Guicheux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florent Elefteriou, Éric Chevet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cotransporteurs sodium-phosphate de type III

Autophagie

Réticulum endoplasmique

Chondrocytes

Résumé

La plupart des os de notre squelette se forme via le mécanisme d'ossification endochondrale. Ce processus se déroule en deux étapes : la formation d'une matrice cartilagineuse, puis son remplacement par une matrice osseuse. La formation de la matrice cartilagineuse est assurée par l'unique type cellulaire du cartilage, les chondrocytes. Ces cellules prolifèrent, se différencient et produisent une grande quantité de protéines dans un environnement avasculaire. Cette thèse s'est articulée autour des mécanismes impliqués dans l'adaptation cellulaire des chondrocytes à ce microenvironnement : l'Unfolded Protein Response (UPR) et l'autophagie. Ces deux processus permettent aux chondrocytes de survivre et d'assurer leurs fonctions. Nous avons ainsi montré que le transporteur de phosphate inorganique PiT1/Slc20a1 occupe une place centrale dans ces deux mécanismes. De nombreuses études in vitro ont montré que la protéine PiT1 possédait d'autres fonctions indépendantes de sa fonction de transport de phosphate, telles que la régulation de la prolifération et la mort cellulaire, la plaçant au rang de protéine multifonctionnelle. Cette thèse a mis en évidence que l'invalidation du gène codant pour la protéine PiT1 spécifiquement dans les chondrocytes entraine un défaut d'ossification endochondrale, via la rétention dans le réticulum endoplasmique de deux protéines essentielles à la maturation et à la survie des chondrocytes, le protéoglycane aggrécane et le facteur angiogénique VEGFA. De plus, en réponse à une perturbation de l'homéostasie du réticulum endoplasmique, la protéine PiT1 est régulée par l'UPR. Enfin nous montrons également que la protéine PiT1 affecte le processus autophagique. L'ensemble des données de cette thèse suggère que la protéine PiT1 est une protéine nécessaire à la régulation de l'homéostasie cellulaire des chondrocytes permettant leur survie et leur maturation. Ces résultats soulignent une nouvelle fois la multifonctionnalité de la protéine PiT1 et remettent en cause son implication dans l'ossification endochondrale en tant que seul transporteur de phosphate.

Most bones of our skeleton formed via the endochondral ossification process. This mechanism takes place in two step: the cartilaginous mold and its replacement by bone tissue. The cartilaginous extracellular matrix formation is ensured by one type of cells, the chondrocyte. These cells proliferate, differentiate and produce a large quantity of proteins in an avascular environment. This thesis focused on mechanisms involved in microenvironment cellular adaptation: the Unfolded Protein Response (UPR) and the autophagy. These two mechanisms allowed chondrocytes to survive and ensure their functions. Thus we identified the inorganic phosphate transporter PiT1/Slc20a1 as a central regulator of UPR and autophagy. Many in vitro studies have demonstrated that PiT1 is a modulator of cell proliferation and cell death independently of its phosphate transport ability, thus PiT1 could be considered as a multifunctional protein. This work as demonstrated that the invalidation of PiT1 specifically in chondrocytes impaired the endochondral ossification. This occurred via a retention in the endoplasmic reticulum of two essential molecules for survival and maturation of chondrocytes, the major proteoglycan aggrecan and the angiogenic factor VEGFA. Moreover, in response to an impairment of ER homeostasis we found that PiT1 was induced by the three main UPR actors, XBP1s, ATF4 and ATF6. Finally, our in vitro studies strongly suggest that PiT1 s involved in the autophagic process. Altogether theses data suggest that PiT1 is an essential protein to regulate the cellular homeostasis in chondrocyte allowing their survival and differentiation. Our work highlight the multifunctionnality of PiT1 and questions about its implication in endochondral ossification as a simple phosphate transporter.