Interrelations entre les filaments de septines, les microfilaments d’actine et les microtubules : adaptations fonctionnelles en réponse aux taxanes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Interplay between septin filaments, actin microfilaments and microtubules : Functional adaptations in response to taxanes

Interrelations entre les filaments de septines, les microfilaments d’actine et les microtubules : adaptations fonctionnelles en réponse aux taxanes

Résumé

Septins, a family of GTP-binding proteins that oligomerize into filaments form a new component of the cytoskeleton. Mainly aligned with cortical actin and stress fibers in basal condition, septin filaments can also fully associate with microtubules (MT), especially in response to treatments with taxanes which are MT- stabilizing molecules used in chemotherapy. The work of my thesis aims to better understand the molecular mechanisms that control the association of septin filaments with other elements of the cytoskeleton, such as in response to taxanes. The resistance of tumor cells to taxanes limits their clinical use. My team has demonstrated a new resistance mechanism developed by cells long term-adapted to paclitaxel, in which the relocalization of septin filaments, from stress fibers to MT, increases their dynamics, thus counteracts the stabilizing effect of paclitaxel. During my thesis, I showed that, just as with long-term adaptation, acute treatment with paclitaxel quickly induces complete relocalization of septin filaments from actin to MT. This leads initially sensitive cells to develop resistance to paclitaxel. Co-alignment of septin filaments and MT does not result from the stabilization of MT by paclitaxel but is only seen in cell lines that express a high basal level of SEPT9_i1. This isoform, known to be of poor prognosis, is necessary for the change in the localization of septins to take place, but is not sufficient. By searching for molecular determinants involved in this relocalization, I established that BORG2, an effector of Cdc42 that binds septins to actin in cells during interphase, is rapidly degraded by the proteasome after paclitaxel treatment. In the absence of any treatment, inhibiting the expression of BORG2 mimics the effects of paclitaxel by causing the detachment of septin filaments from stress fibers and their relocalization along MT coupled with drug resistance. Conversely, the overexpression of BORG2 maintains septins on actin fibers even after paclitaxel treatment, without affecting the sensitivity to this taxane. Interestingly, paclitaxel partially inhibits Cdc42 leading to a decrease in BORG2 and the relocalization of septin filaments. This phenotype is also observed after overexpression of an inactive mutant of Cdc42, while the expression of a constitutively active mutant partially binding to stress fibers, maintains a sufficient level of expression of BORG2 to retain septins on actin, even after treatment with paclitaxel. These results reveal the roles of Cdc42 and BORG2 in controlling the interaction between septin filaments, actin fibers and MT in basal condition and in response to taxanes. Furthermore, after observing, without any treatment, that the depolymerization of MT causes a complete disappearance of septin filaments even when they are associated to actin, I explored the role of MT in delivering septins on actin filaments. Preliminary results show that after inhibition of the dynein/dynactin motor complex, septins colocalize with MT. In the basal state, intracellular trafficking dependent on MT seems to play a role in targeting septin filaments to actin fibers. In conclusion, my work has made it possible to highlight key players in the regulation of subcellular compartmentalization of septin filaments, in the basal state and in response to taxanes: SEPT9_i1, BORG2, Cdc42 as well as certain molecular motors associated with MT.
Les septines, une famille de GTPases qui s’oligomérisent en filaments, forment un nouvel élément du cytosquelette. Principalement alignés avec l'actine corticale et les fibres de stress en condition basale, les filaments de septines peuvent aussi s’associer intégralement aux microtubules (MT), notamment en réponse à un traitement par les taxanes, des molécules stabilisatrices de MT utilisées en chimiothérapie. Les travaux de cette thèse visent à mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’association des filaments de septines avec les autres éléments du cytosquelette, comme en réponse aux taxanes. La résistance des cellules tumorales aux taxanes limite leur emploi en clinique. Mon équipe a mis en évidence un nouveau mécanisme de résistance développé par des cellules adaptées au long cours au paclitaxel, dans lequel la relocalisation des filaments de septines, des fibres de stress vers les MT augmente leur dynamique, contrecarrant ainsi l'effet stabilisateur du paclitaxel. Pendant ma thèse, j’ai montré que, comme dans le cas de l’adaptation à long terme, un traitement aigu par le paclitaxel induit rapidement, une relocalisation complète des filaments de septines, de l’actine vers les MT. Ceci conduit les cellules initialement sensibles à développer une résistance au paclitaxel. Le co-alignement des filaments de septines et des MT ne résulte pas de la stabilisation des MT par le paclitaxel mais ne s’observe que chez les lignées qui expriment un niveau basal élevé de SEPT9_i1. Cette isoforme, connue pour être de mauvais pronostic, est nécessaire mais insuffisante pour le changement de localisation des septines. En cherchant des déterminants moléculaires impliqués dans cette relocalisation, j’ai établi que la protéine BORG2, effectrice de Cdc42 qui lie les septines à l'actine dans les cellules en interphase, est rapidement dégradée par le protéasome suite à un traitement par le paclitaxel. En l’absence de tout traitement, l’inhibition d’expression de BORG2 mime les effets du paclitaxel en induisant le détachement des filaments de septines des fibres de stress et leur relocalisation le long des MT, ainsi qu’une résistance à la drogue. À l'inverse, la surexpression de BORG2 maintient les septines sur les fibres d'actine même après un traitement par le paclitaxel, sans affecter la sensibilité à ce taxane. De façon intéressante, le paclitaxel inhibe partiellement Cdc42, entraînant une baisse de BORG2 et la relocalisation des filaments de septines. Ce phénotype est aussi observé après surexpression d'un mutant inactif de Cdc42, tandis que l'expression d'un mutant constitutivement actif se liant partiellement aux fibres de stress, maintient un niveau d’expression suffisant de BORG2 pour retenir les septines sur l’actine, même après un traitement par le paclitaxel. Ces résultats révèlent les rôles de Cdc42 et de BORG2 dans le contrôle de l'interaction entre les filaments de septines, les fibres d'actine et les MT en condition basale et en réponse aux taxanes. Par ailleurs, après avoir observé, en dehors de tout traitement, que la dépolymérisation des MT provoque une disparition complète des filaments de septines même lorsqu’ils sont associés à l’actine, j’ai exploré le rôle des MT dans l’adressage des septines sur les filaments d'actine. Des résultats préliminaires montrent qu’après inhibition du complexe moteur dynéine/dynactine, les septines colocalisent avec les MT. A l’état basal, le trafic intracellulaire dépendant des MT semble donc jouer un rôle dans l’adressage des filaments de septines aux fibres d’actine. En conclusion, mon travail a permis de mettre en évidence des acteurs clés de la régulation de la compartimentation subcellulaire des filaments de septines, à l’état basal et en réponse aux taxanes : SEPT9_i1, BORG2, Cdc42 ainsi que certains moteurs moléculaires associés aux MT.
Fichier principal
Vignette du fichier
95382_SALAMEH_2021_archivage.pdf (16.28 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03288228 , version 1 (16-07-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03288228 , version 1

Citer

Joelle Salameh. Interrelations entre les filaments de septines, les microfilaments d’actine et les microtubules : adaptations fonctionnelles en réponse aux taxanes. Biologie cellulaire. Université Paris-Saclay, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPASQ008⟩. ⟨tel-03288228⟩
178 Consultations
41 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More