Thèse en cours

CONTROLE REDOX DE LA SECRETION EUCARYOTE

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Auteur / Autrice : Alexander Weiss
Direction : Michel Toledano
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Inscription en doctorat le 23/01/2017
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
établissement de préparation de la thèse : Université Paris-Sud (1970-2019)

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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CONTEXTE SCIENTIFIQUE Chez les eucaryotes, les protéines sécrétées sont initialement transloquées de façon cotraductionnelle dans le réticulum endoplasmique (RE), ou elles sont maturées, par repliement du polypeptide, puis acheminées à leur destination finale, la membrane ou sécrétées. La stabilité du repliement du polypeptide est assurée par des ponts disulfures dont la formation est catalysée par un relai redox comprenant l’oxydase Ero1, et la Protéine Disulfure Isomerase, PDI. La voie de sécrétion est essentielle au fonctionnement cellulaire, concernant environ 40% du protéome. Tout disfonctionnement de cette voie entrainera l’accumulation de protéines mal repliées génératrices de stress du RE, un défaut du fonctionnement cellulaire, et la mort cellulaire par apoptose ou nécrose. Cependant, le stress du RE active une réponse cellulaire, dite « Unfolded Protein Response » ou UPR, visant à corriger les causes du stress RE. Le stress du RE intervient dans le mécanisme d’une multitude de maladies humaines, métaboliques (diabète), neurodégénératives et le cancer. C’est pourquoi le RE est aujourd’hui une cible thérapeutique majeure. RESULTATS RECENTS DU LABORATOIRE SUR LESQUELS LE PROJET EST ETABLI Outre le relai redox du RE, la présence d’un système de réduction est probablement indispensable dans le RE pour antagoniser et réguler le relai redox, et d’éviter défaut ou l’excès de de ponts disulfures favorisant l’accumulation de protéines mal repliées. Nos travaux récents ont identifié le glutathion (GSH) comme système de réduction du RE, et montrent que son import y est régulé selon une boucle de rétrocontrôle négatif, permettant un contrôle reciproque de l’import de GSH et de l’activité d’Ero1. Ce couplage fait intervenir une production de peroxyde d’hydrogène (H2O2) par Ero1, qui en oxydant le chaperon du RE, Bip bloque alors l’import de GSH. En l’absence de cette régulation, l’import de GSH perpétue l’activation d’Ero1, ce qui entraine la mort cellulaire. Nous avons aussi montré que le canal de translocation des protéines dans le RE, Sec61, est le transporteur du GSH dans le RE. PROJET Nos résultats ouvrent trois axes de recherche interdépendants, au choix de l’étudiant : 1. Etablir l’importance physiologique du système d’import du GSH au cours du stress du RE, en regard de la régulation de la réponse UPR et comprendre le rôle du GSH dans le RE. 2. Elucider le mécanisme du transport du GSH dans le RE par Sec61 : nos résultats suggèrent l’existence d’autres protéines assistant Sec61 dont le rôle serait de coupler translocation des protéines et import du GSH dans le RE. Le RE servant de réservoir du calcium cellulaire, nous savoir s’il existe un couplage entre transport du GSH et du calcium. 3. La dérégulation du système décrit ci-dessus conduit à une mort cellulaire faisant intervenir des ROS mitochondriaux. Nous voudrions caractériser cette nouvelle voie de stress probablement d ‘importance majeure en pathologie humaine OUTILS Modèle d’étude : la levure S. cerevisiae. Techniques : biologie cellulaire et moléculaire, génétique, biochimie des protéines, microscopie de fluorescence, sondes redox dérivées de la GFP permettant de suivre le trafic intracellulaire du GSH, mesure de l’H2O2 dans le RE. EXPECTATIONS Projets à fort potentiel de découverte. Le contrôle redox de la sécrétion est au cœur du fonctionnement cellulaire et de la physiopathologie humaine, et sa dérégulation entraine un stress cellulaire que l’on ne peut correctement caractériser que chez la levure.