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Theses Year : 2019

Sorting mechanisms and intracellular trafficking pathways of lysosomal membrane proteins

Mécanismes de tri et voies de transport intracellulaire des protéines de la membrane du lysosome

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Abstract

More than sixty different proteins are inserted into the membrane of the lysosome, participating in the various functions of this organelle. But the intracellular trafficking pathways that lead lysosomal membrane proteins (LMPs) to this organelle are not well understood. Interestingly, some LMPs exhibit abnormal intracellular localisations in some cancers. This is the case of the glycoprotein LAMP1 which is overexpressed at the cell surface in several cancers, from where it plays several roles in tumour aggressiveness. Thanks to the Retention Using Selective Hooks (RUSH) system, allowing the synchronisation of the transport along the secretory pathway, we have shown that neosynthesized LAMP1 reaches the plasma membrane before entering endosomes. Comparing the routes followed by different LMPs also revealed that LAMP1 and LIMP2 are sorted at the Golgi apparatus, LIMP2 being concentrated in characteristic vesicular and clathrin-free structures. We have also shown that, surprisingly, this sorting at the level of the Golgi apparatus is independent of clathrin adapters recruitment signals carried in the C-terminal tails of these two LMPs. To investigate what mechanisms might be involved in the overexposure of LAMP1 at the cell surface of certain cancers, we also performed a gene knock-out screen based on CRISPR-Cas9 technology. We selected genes whose inactivation affected LAMP1 levels at the surface and obtained many candidate genes that are under study.
Plus d’une soixantaine de protéines différentes sont insérées dans la membrane du lysosome et participent aux différentes fonctions de cet organite. Mais les voies de transport intracellulaire qui mènent les protéines membranaires lysosomales (LMP) jusqu’à cet organite ne sont pas bien comprises. De façon intéressante, certaines LMP présentent des localisations intracellulaires anormales dans certains cancers. C’est notamment le cas de la glycoprotéine LAMP1 qui s’avère surexposée à la surface cellulaire dans plusieurs cancers, où elle y joue plusieurs rôles dans l’agressivité tumorale. Grâce au système RUSH (pour Retention Using Selective Hooks), permettant la synchronisation du transport le long de la voie de sécrétion, nous avons montré que LAMP1, après néosynthèse, passe par la membrane plasmique avant d’accéder aux endosomes. La comparaison des voies empruntées par différentes LMP a aussi permis de révéler que LAMP1 et LIMP2 sont triées au niveau de l’appareil de Golgi, LIMP2 étant concentrée dans des structures vésiculaires caractéristiques et dépourvues de clathrine. Nous avons aussi montré que, de façon surprenante, ce tri au niveau de l’appareil de Golgi est indépendant des signaux de recrutement d’adaptateurs à la clathrine portés dans les queues C-terminales de ces deux LMP. Afin d’étudier quels mécanismes pourraient être impliqués dans la surexposition de LAMP1 à la surface cellulaire de certains cancers, nous avons aussi réalisé un criblage d’inactivation de gènes basé sur la technologie CRISPR-Cas9. Nous avons sélectionné les gènes dont l’inactivation affectait les niveaux de LAMP1 en surface et nous avons obtenu de nombreux gènes candidats qui sont à l’étude.
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Cite

Jason Ecard. Mécanismes de tri et voies de transport intracellulaire des protéines de la membrane du lysosome. Biologie cellulaire. Sorbonne Université, 2019. Français. ⟨NNT : 2019SORUS094⟩. ⟨tel-03141343⟩
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