Régulation du transfert intercellulaire des homéoprotéines
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Homeoproteins (HP) constitute a large family of transcription factors endowed with both autocrine and paracrine activities. Homeoprotein paracrine action controls patterning processes, including axonal guidance and boundary formation. Internalization and secretion, the steps of intercellular transfer, rely on unconventional mechanisms, which still need to be fully characterized. We have deciphered the mechanism of HP transfer, responsible for their paracrine activity, using Engrailed (EN2) as a paradigm. First, I have developed tools to quantify EN2 uptake and secretion. This original strategy allowed us to demonstrate EN2 bidirectional transfer through direct plasma membrane translocation. Then, I identified the molecular requirements for EN2 transfer, highlighting the pivotal role of PIP2, cholesterol, and proteoglycans. This work illustrates how soluble protein are able to cross the plasma membrane, giving new clues to the study of cell-penetrating peptides derived from HP but also to other unconventionnally secreted proteins. Next, I have addressed the contribution of redox signaling in EN2 transfer, and demonstrated that EN2 and H2O2 act in synergy to shape the optic tectum in the zebrafish. Finally, I have extended this study to conventional morphogens and showed that H2O2 regulates the traffic of Sonic Hedgehog. If this regulation of protein trafficking can be generalized to other HPs and morphogens remains unknown, but if so, it would provide an understanding for how tissue morphogenesis and cell metabolism influence each other during development.
Abstract FR:
Les homéoprotéines constituent une large famille de facteurs de transcription régulant de nombreux processus neuro-développementaux, dont certains de manière paracrine. Les mécanismes non-conventionnels de transfert intercellulaire restent mal connus. Dans cette thèse, nous cherchons à caractériser ces mécanismes et leur potentiels régulateurs dans le cas de l’homéoprotéine Engrailed2 (EN2). Dans un premier temps, nous avons développé des méthodes quantitatives pour mesurer les deux étapes du transfert d’EN2. Cette stratégie nous a permis de démontrer pour la première fois, la translocation d’EN2 à travers la membrane plasmique. Ensuite, nous avons pu identifier certains acteurs indispensables de cette translocation : les phosphoinositides PIP2, le cholestérol et les protéoglycans. Grâce à ces travaux, nous avons maintenant une meilleure compréhension de ces processus de translocation membranaire. Ensuite, nous avons testé l’hypothèse d’une régulation par H2O2 du transfert d’EN2, démontré l’existence d’une boucle de contrôle entre H2O2 et EN2 et illustré l’importance de cette régulation au cours du développement du cerveau du zebrafish. Enfin, nous avons étendu nos outils de quantification et notre hypothèse de travail au trafic d’un morphogène plus conventionnel : Sonic Hedgehog (Shh). Malgré des mécanismes de transfert plus complexes (que pour EN2), nous avons également mis en évidence une boucle de contrôle entre les signalisations Shh et redox. Si cette régulation redox du transfert des homéoprotéines et morphogènes est conservée pour différentes protéines, ces résultats proposent des pistes pour comprendre les relations entre morphogénèse et métabolisme cellulaire.