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Organites, ubiquitinylation et signalisation

Dirigé par: Damien ARNOULT

Thématique

Nos projets de recherche actuels se focalisent désormais principalement sur le rôle de l'ubiquitination non dégradative (ubiquitination dite en K63), mais également sur les dé-ubiquitinations, dans les voies de signalisation conduisant notamment à l'activation des facteurs de transcription NF-?B ou bien IRF3. De plus, nous nous intéressons au rôle d'organites intracellulaires comme le réticulum endoplasmique, les mitochondries ou l'Appareil de Golgi dans les voies de signalisation conduisant à l'activation de ces facteurs de transcription.

appareil golgi

 

projet 1

Implication du réticulum endoplasmique dans l'intégration du signal externe conduisant à l'activation de NF-κB

     L'immunité innée et adaptative engagent la signalisation conduisant à l'activation de NF-κB par l'ubiquitination sélective d'adaptateurs spécifiques du contexte. Nous avons observé que ces Transmetteurs Ubiquitinylés Conduisant à l'Activation de NF-κB (que l'on appellera ici les TUCAN), c'est à dire RIP1, Bcl-10, TRAF2, RIP2 ou bien IRAK1 s'accumulent dans la fraction contenant les membranes lourdes (mitochondries, réticulum endoplasmique, golgi, lysosomes etc) et plus particulièrement au niveau du côté cytosolique de la membrane du réticulum endoplasmique (RE) suite à la stimulation respectivement du TNFR, TCR, CD40, Nod2, TLR4, TLR3 et RLR (Alexia et al., 2013).

    Il est intéressant de noter que dans un système in vitro, nous avons observé que la fraction de membranes lourdes (qui, rappelons-le, contient notamment le RE) de cellules activées est capable d'induire la phosphorylation de IκBα, un des inhibiteurs de NF-κB. Ceci confirme que le RE, via l'accumulation des TUCAN, contient alors l'information nécessaire pour permettre l'activation de NF-κB.    

     Par spectrométrie de masse, nous avons identifié la méthadérine (MTDH), une protéine ancrée au RE, comme un partenaire des TUCAN. L'extinction de MTDH diminue sélectivement l'activation de NF-κB suite à différents stimuli, notamment le TNFα et de fait inhibe la production de cytokine ou bien l'activation des lymphocytes (Alexia et al., 2013).

     Bien que les TUCAN sont normalement ubiquitinylés suite aux diverses stimulations, nous avons observé que moins de TUCAN s'accumulaient au RE dans les cellules déficientes en MTDH, suggérant que la MTDH permet l'accumulation des TUCAN au RE, ce qui propage ultérieurement la signalisation NF-κB (Alexia et al., 2013).

     Nos résultats impliquent donc que la MTDH intègre les signaux en amont pour les convertir en réponses biologiques à travers l'axe IKK/NF-κB (Figure 1) (Alexia et al., 2013).

IKK NFKB

Figure 1. La MTDH fonctionne comme une clef de voute pour reconnaître les TUCAN et les cristalliser à la surface du RE

     A l'aide de protéines recombinantes, nous avons montré que la MTDH se lie essentiellement aux chaines d'ubiquitine K63 (Alexia et al., 2013). Nous pensons ainsi que la MTDH pourrait agir comme un « senseur » des protéines ubiquitinylées. La petite quantité d'IKK et d'IκBα observée dans les membranes lourdes suggère que le « methadherinosome » constitue une étape importante dans le processus de l'activation de NF-κB. 

    D'autres études sont nécessaires pour comprendre précisément comment les signalosomes émanant des immuno-récepteurs maturent puis transitent via le RE pour finalement s'associer et activer NF-κB via le complex IKK. Nous disposons désormais de cellules issues de souris déficientes en MTDH pour répondre à ces questions..

    Une question passionnante est quel peut être le rôle du RE dans la transduction du signal NF-κB via la MTDH ancrée à cet organite. Il est en effet fort probable que si la MTDH n'est pas associée au RE, alors la signalisation sera affectée. Nous sommes en train de vérifier cela. De la même manière, MAVS, protéine essentielle à la transduction du signal après activation des RLRs, est ancrée à la membrane mitochondriale externe et doit être absolument localisée à cet endroit pour pouvoir exercer sa fonction, sans que l'on ne sache pour autant encore quel est vraiment le rôle de la mitochondrie. De plus, nous essayons de comprendre si l'expression de la MTDH est régulée, notamment par les nombreuses E3 ubiquitine ligases associée au RE.