Thèse soutenue

Des mutations dans les facteurs d'assemblage de la V-ATPase provoquent des anomalies congénitales de la glycosylation (CDG) avec une maladie autophagique du foie
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Auteur / Autrice : Magda Cannata Serio
Direction : Matias Simons
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire
Date : Soutenance le 07/05/2019
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
Laboratoire : Imagine - Institut des maladies génétiques / IMAGINE - U1163
Jury : Président / Présidente : Fabienne Foufelle
Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Foufelle, Thomas Braulke, Frank Lafont, Arnaud Bruneel, Etienne Morel
Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Braulke, Frank Lafont

Mots clés

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Résumé

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La pompe protonique V-ATPase est un complexe impliqué dans l'acidification intracellulaire. Elle est formée par le secteur V0 pour le transport des protons et le secteur V1 pour l'hydrolyse de l'ATP. Des études pionnières chez S. cerevisiae montrent que l'assemblage du secteur V0 commence dans le réticulum endoplasmique (ER) grâce au contrôle de 5 facteurs d'assemblage: Vma21p, Vma12p, Vma22p, Pkr1p et Voa1p. Une fois assemblé, le secteur V0 est transporté par Vma21p jusqu'au cis-Golgi, où, avec le secteur V1, constitue un holoenzyme fonctionnel. Ce processus chez l'homme n¿est pas encore clair. Il a été récemment démontré que tous les facteurs d'assemblage, à l'exception de Pkr1p, sont conservés chez l'homme et que des mutations chez trois d'entre eux, ATP6AP1, TMEM199 et CCDC115, sont responsables d'un nouveau sous-groupe d'anomalies congénitales de la glycosylation (CDG). Dans la première partie de ma thèse, j'ai identifié des mutations faux-sens dans ATP6AP2, qui provoquent une CDG similaire, avec des anomalies de la glycosylation, une stéatose du foie et des anomalies cognitives et immunitaires. Auparavant, des mutations exon-skipping dans ATP6AP2 avaient été associées à une maladie cérébrale d'apparition tardive, avec du parkinsonisme et de l'épilepsie. Nos travaux ont révélé que les mutations faux-sens dans ATP6AP2 conduisent à une activité défectueuse de la V-ATPase, avec réduction de l'acidification organellaire, de la dégradation lysosomale et du flux autophagique. De ce fait, la clairance des gouttelettes lipidiques ne peut pas se produire dans les autolysosomes, produisant une stéatose dans le foie des patients. Conformément au phénotype clinique similaire, nous avons constaté que ATP6AP2 interagissait avec les facteurs d'assemblage du secteur V0, tandis que les mutations faux-sens en réduisaient l'interaction, suggérant un assemblage compromis chez les patients. En revanche, chez les patients présentant une mutation exon-skipping, nous avons trouvé une glycosylation normale des protéines sériques et aucun effet sur l'interaction entre ATP6AP2 et ATP6AP1, ce qui suggère que les mutations faux-sens ont un impact plus fort sur la fonction globale de ATP6AP2 que celles exon-skipping. Ces résultats révèlent des nouveaux aspects de l'assemblage de la V-ATPase dans l'ER et suggèrent que ATP6AP2 est un membre supplémentaire des facteurs d'assemblage chez l'homme. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai démontré que des mutations dans VMA21 sont également à l'origine d'une CDG associée à une maladie du foie, avec un phénotype similaire aux autres déficits en facteur d'assemblage de la V-ATPase. Auparavant, des mutations en VMA21 étaient associées à une myopathie X-linked avec une autophagie excessive (XMEA), une vacuolisation progressive et une atrophie du muscle squelettique. En utilisant des fibroblastes de patients, nous avons testé l'impact fonctionnel de ces mutations sur l'assemblage et la fonction de la V-ATPase. Les mutations de VMA21 sont hypomorphes, réduisant l'expression de l'ARNm et de la protéine, et provoquent des défauts de l'autophagie avec une moindre dégradation des gouttelettes lipidiques, similaires à ce qui a été observé dans la déficience en ATP6AP2. Enfin, les fibroblastes des patients montrent une accumulation de cholestérol non estérifié dans des vésicules, similaire à celle observée dans la maladie de surcharge lysosomale Niemann-Pick de type C (NPC). La séquestration du cholestérol dans les lysosomes active la lipogenèse via la protéine SREBP, ce qui conduit à une hypercholestérolémie chez les patients. Globalement, nos résultats montrent que les déficiences de la V-ATPase constituent un nouveau groupe de syndromes métaboliques qui affectent l'homéostasie lysosomale et autophagique. L'étude de ces maladies rares permettra de mieux comprendre la pathogénie de la stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD), un problème fréquent dans le syndrome métabolique.