Le rôle des protéines courbant les membranes dans l’endocytose indépendante de la clathrine suivie par le récepteur de l’interleukine 2

The role of membrane-bending proteins in clathrin-independent endocytosis used by the interleukin 2 receptor

• Auteur / Autrice : Laëtitia Bertot
• Direction : Nathalie Sauvonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 15/12/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Unité de Pathogénie Microbienne Moléculaire - Institut Pasteur. Unité de Biologie des Interactions Cellulaires (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Capy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Sauvonnet, Pierre Capy, Claire Hivroz, Maria-Isabel Thoulouze, Guillaume Montagnac, Cédric Delevoye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Hivroz, Maria-Isabel Thoulouze

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamines

Endophilines

Membrane cellulaire

Endocytose

Cytokines

Mots clés libres

Cytokine

Endocytose

Endophiline

Dynamine

Membrane

Cytokine

Endocytosis

Endophilin

Dynamin

Membrane

Résumé

L’endocytose permet l’internalisation d’éléments présents dans le milieu extracellulaire tels que les nutriments. Ce processus prend place dans la membrane plasmique. Les courbures de la membrane jouent un rôle essentiel dans l’endocytose pour générer une invagination initiale, un puits, puis une vésicule qui se sépare ensuite de la membrane plasmique pour fusionner avec les compartiments intracellulaires. Il existe plusieurs voies d’endocytose qui peuvent être classées selon des critères tels que la taille des vésicules produites, la médiation par un récepteur ou la présence d’un manteau recouvrant les vésicules. La voie d’endocytose la mieux caractérisée est celle dépendante de la clathrine. Mon laboratoire d’accueil travaille sur l’entrée du récepteur de l’interleukine 2 (IL-2R). Ce récepteur peut entrer de façon constitutive ou induite en présence de son ligand l’IL-2. Les deux voies sont indépendantes de la clathrine. Lors de mon arrivée dans le laboratoire, ces voies étaient encore peu caractérisées, notamment les facteurs induisant les courbures membranaires restaient à identifier. Ces facteurs doivent être particulièrement impliqués car les vésicules contenant l’IL-2R sont dépourvues de manteaux. Un crible par interférence à ARN, réalisé avant mon arrivée avait permis de proposer des protéines candidates pouvant courber les membranes. La première partie de ma thèse a consisté à confirmer l’importance de certaines protéines issues de ce crible puis à étudier leurs rôles dans la voie constitutive de l’IL-2R. Parmi ces protéines confirmées, deux familles de facteurs étaient particulièrement intéressantes pour leur capacité à courber les membranes, les phospholipases D et les endophilines. Ces dernières ont permis d’identifier une nouvelle voie d’entrée nommée « Fast Endophilin Mediated Endocytosis » FEME dans laquelle l’endophiline joue un rôle essentiel et qui est empruntée par de nombreux récepteurs transmettant le signal. La voie FEME partage plusieurs facteurs communs avec la voie d’endocytose induite de l’IL-2R. Pour finir, mes travaux de thèse ont porté sur l’orchestration de l’endophiline et de la dynamine dans la voie d’endocytose constitutive de l’IL-2R. Ces deux facteurs sont impliqués en fin d’endocytose, pour scinder les vésicules de la membrane plasmique. Cependant, ces deux protéines n’ont pas la même orchestration. Nos travaux montrent une action distincte de l’endophiline et de la dynamine dans les voies d’endocytose dépendante et indépendante de la clathrine.

Endocytosis allows the uptake of elements from the extracellular fluid such as nutriments. This process takes place at the plasma membrane. The membrane curvatures play an important role in endocytosis for the production of initial invagination to form a pit that will be then separate from the plasma membrane and will go to the intracellular compartments. Several routes of endocytosis exist and can be classified depending on vesicles size formed, receptor mediated endocytosis or coat on vesicles. The well-known characterized endocytosis pathway is the clathrin mediated one. My lab is working on interleukin 2 receptor (IL-2R) entry. This receptor can enter either constitutively or upon induction by the ligand IL-2. Both uptake pathways are independent of clathrin. When I arrived in the lab, those pathways were still under characterization, in particular the factors inducing the membrane curvature. Their role should be important since IL-2R containing vesicles are coated free. A small interfering RNA screen performed before my phD, allowed to identify new candidates. The first part of my thesis was to verify the involvement of some of them in the IL-2R constitutive pathway and then to study their role in this pathway. Among them, 2 families of proteins were particularly interesting as they can curve membranes, phospholipases D and endophilins. The endophilin allowed the discovery of a new route called “Fast Endophilin Mediated Endocytosis” (FEME) in which it plays an essential role and which is used by numerous receptors that transmit signal. The FEME pathway shares several factors that are common with the IL-2 induced endocytosis pathway. Then, I conducted a work on the orchestration of endophilin and dynamin during the constitutive IL-2R endocytosis. Both factors are recruited at the end of the mechanism, to separate the vesicles from the plasma membrane. However, both proteins do not have the same orchestration. Our works show a distinct action of endophilin and dynamin in clathrin dependent and independent endocytosis.