Phosphoinositides et contrôle de la polarité cellulaire : régulations croisées entre la PIP5K Skittles et les protéines de polarité PAR1 et PAR3

Phosphoinositides and cell polarity control : interplay between the PIP5K Skittles and the polarity proteins PAR1 and PAR3

• Auteur / Autrice : Julie Jouette
• Direction : Antoine Guichet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes, populations, interactions. Génomes, épigénomes, destin cellulaire
• Date : Soutenance le 28/09/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jacques Monod (Paris ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7
• Jury : Président / Présidente : Anne Plessis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Guichet, Anne Plessis, Arnaud Echard, Vincent Mirouse, Sandra Claret, Catherine L. Jackson, François Schweisguth
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Echard, Vincent Mirouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transport de protéines

Phosphatidyl inositols

Morphogenèse

Polarité de la cellule

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Protéines de Drosophila

Mots clés libres

Protéines PAR

Trafic vésiculaire

PAR proteins

Vésicular trafic

Post-translational modification

Résumé

La polarité cellulaire est un processus fondamental qui contrôle les spécificités fonctionnelle et physiologique de la plupart des cellules eucaryotes. Cette asymétrie intracellulaire repose sur l’existence de compartiments membranaires distincts, à la fois dans leur composition en protéines mais également en phosphatidyl-inositols (PIs). Ainsi, la mise en place et le maintien de la localisation asymétrique de modules multi-protéiques associés notamment aux protéines PAR sont essentiels pour l’élaboration des domaines de polarité cellulaire. Durant ma thèse, j’ai étudié les relations entre les protéines de polarité et les PIs dans le contrôle de la polarité cellulaire. Plus particulièrement, en utilisant la chambre ovarienne de Drosophile, j’ai cherché à caractériser la suite d’évènements qui en amont régule l’activité de la PIP5K, Skittles (SKTL), qui produit le PI(4,5)P2 et à caractériser les mécanismes moléculaires qui lient le PI(4,5)P2, SKTL et les protéines PAR dans le contrôle et le maintien de la polarité cellulaire. J’ai contribué à caractériser l’importance de PI(4,5)P2 majoritairement produit par SKTL, dans le maintien de la polarité apico-basale et lors de la morphogenèse des cellules folliculaires de la chambre ovarienne. Le PI(4,5)P2 assure la localisation apicale de PAR3 et le maintien des jonctions adhérentes, sans affecter la localisation de PAR1. Par une méthode de quantification précise, j’ai ensuite démontré dans l’ovocyte que SKTL et le PI(4,5)P2, probablement grâce au trafic vésiculaire, étaient requis pour à la fois l’accumulation à l’antérieur de PAR3 et son exclusion au postérieur qui se fait à partir du stade 9B. L’accumulation antérieure de PAR3 est également dépendante d’un transport Dynéine dépendant et de la kinase IKKε tandis que son exclusion postérieure dépendant des phosphorylations par PAR1. Enfin, j’ai également étudié les modifications post traductionnelles de SKTL et leur importance dans la polarité cellulaire. J’ai identifié la présence de palmitoylation et de phosphorylations dont certaines impliquent la kinase PAR1 et la phosphatase PP1. Ces phosphorylations pourraient avoir un lien avec le rôle de SKTL dans le trafic vésiculaire. Ces résultats permettent donc d’élucider certains mécanismes cellulaires qui contrôlent la mise en place et le maintien de la polarité des cellules en liant les PIs et les protéines PAR

Cell polarity is a fundamental process that controls cell’s functional and physiological specificities. This process relies on membranous compartments differently composed both on proteins and on phosphatidyl-inositols (PIs). Indeed, through their asymmetric localization, polarity proteins, such as the PAR proteins, are essentials to establish and maintain polarity of the cells. During my PhD, I studied the interplay between the polarity proteins and the PIs. Using the Drosophila egg chamber, as a model, I aimed to characterized the upstream events that regulate the PI(4,5)P2 producing kinase (PIP5K), Skittles (SKTL), activity and localization. I also studied the downstream molecular process that link the PI(4,5)P2, SKTL and the PAR proteins in cell polarity. I contributed to the characterization of the importance of PI(4,5)P2, mainly produced by SKTL in maintaining the apical-basal polarity and during the morphogenesis of the follicle cells. The PI(4,5)P2 is ensuring PAR3 and adherens junctions but not PAR1 proper localizations. Next, through a precise quantification method, I showed that SKTL and the PI(4,5)P2, probably via vesicular traffic, were also ensuring PAR3 proper localizations (anterior accumulation and stage 9B posterior exclusion) in the oocyte. PAR3 accumulation also relies on a Dynein mediated transport and the IKKε kinase while its posterior exclusion relies on PAR1 phosphorylation. Finally, I studied SKTL post translational modifications and their relevance on cell polarity. I identified palmitoylation and phosphorylations that are regulated by the kinase PAR1 and the phosphatase PP1. SKTL phosphorylations seem to be related to its role on the vesicular traffic. Altogether these results clarify some mechanisms involving both PIs and PAR proteins in cell polarity maintaining and establishment