Comprendre comment la protéine PX régule les activités de la télomérase

Understanding how PX protein regulates telomerase activities

• Auteur / Autrice : Lou Duret
• Direction : Marina Shkreli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche sur le cancer et le vieillissement (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Geli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Geli, Corinne Antignac, Anabelle Decottignies, Dmitry Bulavin, Andreas Schedl, Evelyne Ségal-Bendirdjian
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Corinne Antignac, Anabelle Decottignies

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement

Télomères (génétique)

Télomérase

Rein

Mots clés libres

Rein

Télomérase

Télomère

Modifications post-Traductionnelles

Sénescence

Kidney

Telomerase

Telomere

Post-Translational Modifications

Senescence

Résumé

La télomérase est une ribonucléoprotéine qui joue deux rôles indépendants et critiques dans les cellules cancéreuses et dans les cellules souches adultes. En tant que transcriptase inverse qui synthétise les répétitions télomériques localisées à l’extrémité des chromosomes, la télomérase assure le maintien de la stabilité des télomères. Cette activité, dite canonique, permet de prévenir les conséquences néfastes liées à un dysfonctionnement des télomères. Afin d’ajouter les séquences télomériques aux extrémités des chromosomes, la télomérase nécessite sa sous-unité protéique TERT, et son composant ARN matriciel TERC.En plus de son rôle dans la synthèse des télomères, la sous-unité TERT présente une activité dite non-canonique qui est indépendante de sa fonction d’élongation des télomères. Les résultats obtenus précédemment montrent que l'épithélium rénal est particulièrement sensible à cette activité non-canonique de la télomérase. En effet, la surexpression conditionnelle d'un mutant de TERT (TERTci, catalytically inactive), incapable de rallonger les télomères, dans le rein de souris adultes provoque la reprogrammation des cellules épithéliales rénales responsables de la filtration du sang (podocytes) en cellules dédifférenciées et prolifératives. Cette dérégulation des podocytes observée lors de la surexpression de TERTci aboutit au développement rapide chez les souris d’une pathologie rénale décrite chez l’Homme.Malgré l’importance des activités de TERT dans les cellules souches et cancéreuses, les mécanismes régulant ces activités restent méconnus. Des études suggèrent que TERT est finement régulée au niveau post-traductionnel. Néanmoins, peu de données sont disponibles concernant notamment la dynamique de phosphorylation de TERT et son impact biologique. L’objectif de mon projet de thèse est donc de déterminer comment la protéine PX régule les activités de la télomérase. Mon premier objectif a été de déterminer si PX interfère avec l’activité non-canonique de TERT et de ce fait si l’invalidation de PX modulait la capacité de TERT à reprogrammer l’épithélium rénal en cellules dédifférenciées et prolifératives in vivo. Pour ce faire, j’ai croisé les souris permettant de surexprimer TERTci de manière conditionnelle (souris i-TERTci) avec des souris comportant un knock-out de PX (souris PX-/-). Mes résultats montrent que l'invalidation de PX empêche l'initiation de la maladie malgré la surexpression de TERTci, et que ce blocage des fonctions de TERT lors de l'absence de PX est associé à une activation du processus de sénescence. Aussi, mes résultats montrent que l'inhibition pharmacologique de l'activité enzymatique de PX chez les souris développant la pathologie rénale induit une rémission partielle de la protéinurie et améliore les caractéristiques histopathologiques du rein chez ces souris. Ainsi, mon travail montre que le ciblage de PX semble être une stratégie thérapeutique efficace pour le traitement de la pathologie rénale.Mon second objectif a été de déterminer si PX modulait également la fonction canonique de la télomérase. En outre, mes résultats montrent que PX interfère avec la capacité de la télomérase à rallonger les télomères. En effet, l’inhibition de PX par l’emploie de shRNA ou d’un inhibiteur pharmacologique de son activité enzymatique conduit à une élongation des télomères in vitro. De plus, mes résultats montrent que PX interagit directement avec la protéine TERT et module son statut de phosphorylation. En conclusion, le travail réalisé au cours de ma thèse révèle un rôle critique de PX dans la modulation des fonctions canonique et extra-télomérique de la télomérase.

Telomerase is a ribonucleoprotein that carries two crucial independent roles in cancer cells and adult stem cells. As a reverse transcriptase which synthesizes telomeric repeats localized at chromosome ends, telomerase ensures telomere stability maintenance. This activity, called canonical, leads to prevent nefast consequences associated with telomere dysfunction. In order to add telomeric sequences at chromosome ends, telomerase complex needs the protein subunit TERT and its RNA component TERC. Beside its role in telomere synthesis, TERT subunit presents an activity called non-canonical activity which is independent from telomere elongation. The results obtained previously show that kidney epithelium is particularly sensitive to this non-canonical activity of telomerase. Indeed, the conditional overexpression of a TERT mutant (TERTci, catalytically inactive), which is not able to elongate telomeres, in kidneys of adult mice induces reprogramming of kidney epithelial cells responsible for blood filtration (podocytes) in dedifferentiated and proliferative cells. This podocytes deregulation observed upon TERTci overexpression leads to a rapid development in mice of a kidney pathology described in humans. While TERT activities are involved in crucial processes such as cancer and adult stem cells, the mechanisms regulating these activities remain elusive. Studies suggest that TERT is regulated at the post-translational level. However, few data are available concerning the dynamic of phosphorylation of TERT and its biological involvement. The objective of my PhD is to determine how the protein PX regulates both telomerase activities. My first objective was to determine if PX interferes with TERT non-canonical activity and thereby if PX deletion modulates TERT ability to reprogram kidney epithelium in dedifferentiated and proliferative cells in vivo. In order to answer this question, I backcrossed mice overexpressing TERTci in a conditional manner (i-TERTci mice) with mice carrying a knock-out for PX (PX-/- mice). My results show that PX deletion prevents kidney disease initiation despite TERTci overexpression, and this defect in TERT function when PX is absent is associated with activation of the senescence process. Thus, my results show that chemical inhibition of PX protein enzymatic activity in i-TERTci mice presenting the kidney disease promotes partial remission of proteinuria and ameliorates the histopathological characteristics of the kidney in these mice. In conclusion, my work shows that targeting PX is an efficient therapeutic strategy in the treatment of the kidney disease in adult mice.My second objective was to determine if PX was also able to modulate the canonical function of telomerase. Besides, my results show that PX interferes with the ability of telomerase to elongate telomeres. Indeed, PX inhibition through the use of shRNA or by the mean of a pharmacological inhibitor of its enzymatic activity leads to telomere elongation in vitro. Moreover, my results show that PX interacts directly with TERT protein and modulates its phosphorylation statut. In conclusion, the work realized during my PhD reveals crucial roles for PX protein in the modulation of both canonical and extra-telomeric functions of telomerase.