Implication de l’appareil de Golgi et de l’ubiquitination dans l’activation de TBK1 après détection des ARNs viraux

Involvement of Golgi apparatus and ubiquitination in TBK1 activation after viral RNAs detection

• Auteur / Autrice : Marie Pourcelot
• Direction : Damien Arnoult
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 21/09/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions cellules souches-niches : physiologie, tumeurs et réparation tissulaire (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Karim Benihoud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Damien Arnoult, Karim Benihoud, Pierre-Olivier Vidalain, Ronan Le Goffic, Nolwenn Jouvenet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Olivier Vidalain, Ronan Le Goffic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunité innée

Récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires

Interférons

Mots clés libres

Immunité Innée Antivirale

Interférons

PRR (Pattern Recognition Receptors)

TBK1 (TANK-Binding Kinase 1)

Ubiquitination

Optineurine (OPTN)

Antiviral Innate Immunity

Interferons

PRR (Pattern Recognition Receptors)

TBK1 (TANK-Binding kinase)

Ubiquitination

Optineurin (OPTN)

Résumé

L’immunité innée antivirale repose en grande partie sur la production des interférons de type I (IFN-α/β) par les cellules infectées et les cellules immunitaires. Cette synthèse résulte de la reconnaissance de motifs viraux caractéristiques par des récepteurs cellulaires, parmi lesquels les RIG-I-Like Récepteurs (RLR) et le Toll-Like Récepteur 3 (TLR3) détectent l’ARN viral respectivement au niveau du cytosol et des endosomes. La signalisation induite par les RLRs et TLR3 conduit à l’activation d’IRF3 et de NF-κB, deux facteurs de transcription impliqués respectivement dans la production d’IFN-α/β et de cytokines pro-inflammatoires. TBK1 (TANK-Binding Kinase 1) joue un rôle essentiel dans l’immunité innée antivirale, de par la phosphorylation du facteur de transcription IRF3, nécessaire à la production des IFNs de type I. Bien que de nombreuses études aient montré le rôle crucial de cette kinase dans la signalisation antivirale, le processus entrainant son activation est encore mal déterminé à ce jour. Lors de cette étude nous avons démontré que suite à la stimulation du TLR3 et des RLRs, la forme active, ubiquitinylée et phosphorylée, de TBK1 se relocalise au niveau de l’appareil de golgi, grâce à son ubiquitination sur les résidus K30 et K401. Ce mécanisme implique la reconnaissance des chaines d’ubiquitines associées à TBK1 par l’Optineurine (OPTN), permettant la formation d’un complexe autorisant le rapprochement des molécules de TBK1 puis la trans-autophosphorylation au niveau de l’appareil de Golgi. Au cours de ce travail nous avons également découvert qu’OPTN est la cible d’une protéine virale, la protéine NS3 du BTV (Bluetongue Virus), qui neutralise son activité et diminue ainsi l’activation de TBK1 et la signalisation responsable de la sécrétion de cytokines antivirales.

Type-I interferons (IFN-α/β) production and release is a major event in innate antiviral immunity. IFN production depends on the interaction between viral structures and their corresponding cellular sensors. RIG-I-Like Receptors (RLRs) and Toll-Like Receptor 3 (TLR3) sense dsRNAs in the cytosol and endosomes respectively. Stimulation of these receptors by their ligands promotes a signal transduction leading to the activation of the transcription factors NF-κB and IRF3, and consequently to the production of proinflammatory cytokines and Type I Interferons (IFN-I). TBK1 (TANK-Binding Kinase 1), plays a crucial role in antiviral innate immunity, by phosphorylating the transcription factor IRF3, required for the production of type I IFNs. Although many studies have shown the critical role of this kinase in antiviral signaling, the molecular mechanism of its activation are largely unknown. We report here the localization of the ubiquitinated and phosphorylated active form of TBK1 to the Golgi apparatus after the stimulation of RLRs or TLR3, due to TBK1 ubiquitination on lysine residues 30 and 401. The ubiquitin-binding protein optineurin (OPTN) recruits ubiquitinated TBK1 to the Golgi apparatus, leading to the formation of complexes in which TBK1 is activated by trans-autophosphorylation. We also found that a viral protein binds OPTN at the Golgi apparatus, neutralizing its activity and thereby decreasing TBK1 activation and downstream signaling.