Les β-arrestines jouent un rôle important dans la transduction du signal par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Nous montrons dans cette thèse que les β-arrestines exercent des régulations plus complexes et subtiles qu'on ne le pensait jusque-là sur la voie AMPc/PKA/CREB qui est activée par les RCPGs couplés à Gs. Nous montrons que les β-arrestines interagissent directement la PKAcat et contribuent à sa translocation nucléaire. De plus, nous mettons en évidence une interaction β-arrestine/CREB qui conduit à la formation d'un complexe transcriptionnellement actif sous l’action de l’agoniste. D’autre part, nous avons constaté que les β-arrestines interagissent directement avec PKAcat, p70S6K et Src via un même site et lesquelles sont donc potentiellement mutuellement exclusives. Nous avons ensuite mesuré l’impact d’une mutation et d’un polymorphisme du R-FSH sur la signalisation dépendante des β-arrestines, notamment grâce à l’utilisation de senseurs FRET et BRET. / Β-arrestins play an important role in G protein-coupled receptor (GPCR)-induced signal transduction. In this thesis, we show here that β-arrestins exert more complex and subtle regulation than previously thought on the cAMP/PKA/CREB pathway which is activated by Gs-coupled GPCRs. We demonstrate that β-arrestins directly interact with PKAcat and promote its translocation to the nucleus. Moreover, we provide evidence that β-arrestins directly interact with CREB thereby forming a transcriptionally active complex upon agonist stimulation. We also found that PKAcat, p70S6K and Src all directly interact with β-arrestins through the same interaction site and are therefore potential mutually exclusive interactions. We then measured the impact of a point mutation and of a polymorphism in the FSH-R on β-arrestin-dependent signaling, in part using FRET and BRET sensors.

Résumé confidentiel / Confidential abstract

La FSH est une hormone clé dans la fonction de reproduction. La compréhension de ces mécanismes moléculaires est essentielle pour comprendre ses effets biologiques. Nous montrons ici pour la première fois que non seulement la FSH induit le recrutement de polysomes dans la cellule de Sertoli, mais qu’en plus, elle stimule la traduction de deux ARNm sélectivement, c-fos et vegfa. La p70S6K est impliquée dans ce mécanisme. La FSH active et induit le recrutement de la p70S6K sur la coiffe des ARNm où elle active ses cibles traductionnelles. Les β-arrestines, des protéines d’échafaudage qui régulent la signalisation du RFSH, semblent participer à l’activation de la p70S6K. La déplétion des β-arrestines augmente massivement le recrutement de la p70S6K à la coiffe et diminue son activité enzymatique. De plus, la p70S6K et les β-arrestines interagissent mais cette interaction ne semble pas modulée par la FSH. Nos résultats suggèrent que les β-arrestines séquestreraient la p70S6K inactive pour permettre son activation et son recrutement à la coiffe m7GTP en réponse à la FSH. Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur le rôle de la FSH dans la traduction et les mécanismes de signalisation impliqués. / FSH is a key hormone of the reproductive function. A clear understanding of its molecular mechanism is essential to fully understand its biological effects. Here, we show for the first time that FSH not only enhances the assembly of polysomes but also stimulates the translation of at least two mRNA selectively, c-fos and vegfa, in Sertoli cells. p70S6K participates in this mechanism. FSH activates and enhaced p70S6K recruitment to the m7GTP cap structure of mRNA where this kinase phosphorylates its targets. β-arrestins, which are scaffolding proteins that regulate FSH signalling, seem to participate in p70S6K activation. Accordingly, β-arrestins depletion increased p70S6K recruitment to the cap and reduced its enzymatic activity. Importantly, p70S6K and β-arrestins interact but the interaction is not FSH-dependent. We assume that β-arrestins sequester inactive p70S6K to activate it locally and then p70S6K translocates to the cap in response to FSH. In conclusion, this work brings new knowledge about FSH function in translational control and the signaling mechanisms involved.

La FSH est une des hormones clés qui régule la reproduction chez les mammifères. Chez le mâle, elle cible les cellules de Sertoli, qui expriment le RFSH. La cellule de Sertoli a un rôle trophique important pour le bon développement de la spermatogenèse. Dans cette thèse, nous avons établi le premier traductome, c’est-à-dire l’ensemble des ARNm en cours de traduction, dépendant du RFSH. La traduction de certains ARNm significativement modulés par la FSH exercerait un rétrocontrôle sur la signalisation FSH-dépendante. L’analyse du protéome nous a permis de valider ce traductome au niveau systémique. Nous avons également démontré l’implication des β-arrestines dans la traduction d’ARNm dépendante de la FSH. Les β-arrestines forment un assemblage moléculaire avec le module de traduction p70S6K/rpS6. Cet assemblage est impliqué dans la traduction des ARNm 5’TOP, qui encodent la machinerie traductionnelle. C’est l’activation FSHdépendante des protéines G qui promeut l’activation de p70S6K au sein du module β-arrestines/ p70S6K/ rpS6. Ce travail constitue une nouvelle avancée sur les mécanismes grâce auxquels la FSH exerce sa fonction biologique de dans ses cellules-cibles naturelles de la gonade mâle. / FSH is one of the key hormones that regulate the reproductive function in mammals. In the male, FSH targets Sertoli cells, which express the FSHR. Sertoli cells play an important trophic role in the development of spermatogenesis. Here, we have provided the first FSHR-induced translatome, that encompasses all the mRNA being actively translated. The translation of some mRNAs significantly modulated by FSH may exert a feedback control on FSH-dependent signaling. The analysis of the proteome has validated the FSHR translatome at the systems level. We also demonstrated the involvement of β-arrestins in the FSH-stimulated translation of mRNA. β-arrestins form a molecular assembly with the p70S6K / rpS6 translation module. This molecular assembly is involved in the translation of 5'TOP mRNA, which encode proteins of the translational machinery. FSH-activated G proteins leads to p70S6K activation within the β-arrestins/ p70S6K/ rpS6 module. This work provides new advance on the mechanisms whereby FSH exerts its biological function in its natural target cells of the male gonad.