Comprendre et cibler la fonction de la protéase USP8 dans l'endocytose et la maladie de Cushing

Understanding and targeting USP8 function in endocytosis and Cushing’s disease

• Auteur / Autrice : Thierry Waltrich Augusto
• Direction : Marie-Odile Fauvarque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 13/04/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie à grande échelle (Grenoble ; 200.-2020)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Chabre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Odile Fauvarque
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gwénaël Rabut, Laurent Prézeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ubiquitine

Endocytose

Mots clés libres

Endocytose

Signalisation cellulaire

Système ubiquitine

Molécules thérapeutiques

Deubiquitinases

Endocytosis

Deubiquitinases

Ubiquitin system

Therapeutic molecules

Cell signaling

Résumé

Ma thèse porte sur la régulation de la voie endocytaire et le trafic des récepteurs de la membrane plasmique. Une attention particulière a été accordée à l’étude du rôle de la protéase spécifique d'ubiquitine USP8 dans la régulation du récepteur au facteur de croissance épithéliale EGF et dans la maladie de Cushing, une maladie rare causée par un micro-adénome hypophysaire conduisant à une augmentation de la libération de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH) et à des troubles métaboliques majeurs. Je présente ici une campagne de criblage à haut débit d’une collection de petites molécules ayant fait l’objet d’études cliniques ou pré-cliniques, qui a conduit à la sélection d'un inhibiteur chimique de l'activité catalytique USP8. Je montre également que cet inhibiteur diminue la libération d'ACTH dans des cellules corticotropes murines. En outre, j'ai étudié la régulation de CHMP1B, un substrat connu d'USP8, jouant un rôle majeur dans le trafic intracellulaire et la stabilité du récepteur à l’EGF. J'ai mis en évidence, par une approche par spectrométrie de masse, que l'ubiquitine protéase OTUB1 est un autre partenaire de CHMP1B et mis en évidence une régulation de l’ubiquitination et la stabilité de CHMP1B par OTUB1. Mon travail de thèse apporte de nouvelles connaissances fondamentales pour mieux comprendre le rôle des cibles et des partenaires d'USP8 dans l'endocytose, et un nouvel inhibiteur qui pourra accélérer la découverte de composés thérapeutiques pour le traitement de la maladie de Cushing et des cancers présentant une sur-expression d’USP8.

My thesis focuses on the regulation of the endocytic pathway and the trafficking of plasma membrane receptors. Particular attention was paid to the study of the role of the ubiquitin-specific protease USP8 in the regulation of the receptor for the epithelial growth factor (EGF) and in Cushing's disease, a rare disease caused by a pituitary microadenoma leading to increased release of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and major metabolic disturbances. I present here a high throughput screening campaign of a collection of 2,140 small molecules having been the subject of clinical or pre-clinical studies, which led to the selection of a chemical inhibitor of the catalytic activity USP8. I further showed that this inhibitor decreases the release of ACTH in murine corticotrophic cells. In addition to this, I investigated the regulation of CHMP1B, a known USP8 substrate playing a major role in EGF receptor trafficking and sorting. I identified, by a mass spectrometry approach, that the ubiquitin protease OTUB1 is another partner of CHMP1B and demonstrated the regulation of the ubiquitination and stability of CHMP1B by OTUB1. My thesis work brings both new fundamental knowledge to understand better the role of USP8 targets and partners in endocytosis, and a new inhibitor that may accelerate the discovery of therapeutic compounds for the treatment of Cushing's disease and cancers with increased USP8 activity.