CHMP2B est une sous-unité du complexe ESCRT-III, un complexe cytosolique très conservé, responsable du remodelage des membranes biologique, dans divers processus cellulaires. Des mutations de CHMP2B sont associées à une forme familiale de démence frontotemporale. Une étude précédente a mis en évidence que les mutants pathogènes de CHMP2B altèrent la morphologie des épines dendritiques, un phénomène potentiellement à l'origine de la maladie. Ce travail de recherche a pour objectif de décrire le rôle de CHMP2B, et du complexe ESCRT-III, dans la structure et le fonctionnement des épines dendritiques. Dans des lignées cellulaires, nous avons démontré que CHMP2B a la propriété de s'associer préférentiellement à la membrane plasmique, de se polymériser en filaments hélicoïdaux et de former de longs et fins tubes membranaires. Ce résultat indique que CHMP2B est directement impliqué dans le remodelage de la membrane plasmique. Dans les neurones, CHMP2B se concentre dans des régions sous-membranaires proches de la PSD. Une analyse biochimique a montré que CHMP2B et CHMP4B sont associées à d'autres sous-unités, pour former un complexe ESCRT-III postsynaptique particulièrement stable. Nous avons identifié par spectrométrie de masse que ce complexe interagit également avec des protéines d'échafaudage postsynaptiques et des protéines de remodelage du cytosquelette d'actine. La déplétion de CHMP2B par RNAi, dans des neurones en culture, affecte la complexité de l'arborisation dendritique, la morphologie des épines dendritiques et empêche le gonflement des épines associé à la LTP. Des expériences de récupération, avec des mutants pontuels, indiquent que le rôle de CHMP2B dans le maintien de l'arborisation dendritique est dépendant à la fois de de son association avec ESCRT-III et la bicouche phospholipidique. Nous proposons une nouvelle fonctionnalité pour un complexe ESCRT-III contenant CHMP2B, dans les processus de remodelage de la membrane postsynaptique associés à la maturation et à la plasticité des épines dendritiques. / CHMP2B is a subunit of ESCRT-III, a highly conserved cytosolic protein machinery, responsible for membrane remodeling in diverse cellular mechanisms. Mutations in CHMP2B are responsible for a familial form of frontotemporal dementia. A previous study highlighted that FTD-related mutants of CHMP2B impair the morphological maturation of dendritic spines, a process that may underlie neurodegeneration in this disease. The goal of this research work id directed towards understanding the role of CHMP2B and ESCRT-III in dendritic spines structure and function. In cell lines, we demonstrated that CHMP2B associates preferentially with the plasma membrane, polymerizes in helical filaments and forms long and thin membrane protrusions. This result indicates that CHMP2B is directly involved in plasma membrane remodeling. In neurons, CHMP2B concentrates in specific sub-membrane microdomains close to the PSD. Biochemical analysis revealed that CHMP2B and CHMP4B associate with other subunits to form a remarkably stable postsynaptic ESCRT-III complex. Mass-spectrometry indicated that this complex also interacts with postsynaptic scaffolds and proteins involved in actin cytoskeleton remodelling. RNAi depletion of CHMP2B, in cultured neurons, alters stability of dendrite branching and morphology of dendritic spines, and impairs spine head growth, normally associated with LTP. Rescue experiments, with point mutants, indicated that CHMP2B activity in dendrite branching is dependent on its capacity to both bind phospholipids and oligomerization with ESCRT-III. We propose a novel functionality for an ESCRT-III complex containing CHMP2B, in maturation-dependent and plasticity-dependent processes of dendritic spine morphogenesis.

Alix (ALG-2 Interacting Protein X) est une protéine cytoplasmique impliquée dans divers processus cellulaires allant de l'apoptose à la cytocinèse en passant par le bourgeonnement des virus, la réparation membranaire et la régulation de la voie endosomale. Toutes ces fonctions sont étroitement associées à l'interaction d'Alix avec ses partenaires impliqués dans la déformation des membranes telles que les endophilines A, Tsg-101 et CHMP4B du complexe ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport). Le but de ce projet est de caractériser le phénotype de la souris Alix ko récemment développée au laboratoire, dans l'espoir de mieux comprendre le rôle physiologique d'Alix. Ces souris, viables et fertiles, sont caractérisées par une microcéphalie apparaissant au cours de l'embryogenèse. Ce phénotype est accompagné d'une apoptose massive touchant les progéniteurs neuronaux durant la neurogenèse et d'une altération du développement de l'arborisation dendritique après la naissance. Les souris adultes présentent également des défauts de plasticité synaptique accompagnés d'une altération du recyclage des vésicules synaptiques. L'ensemble de ces processus repose sur la capacité d'Alix à contrôler le remodelage de la membrane plasmique. Au niveau moléculaire, nos travaux sur les neurones en cultures et sur les fibroblastes montrent une régulation de l'endocytose indépendante de la clathrine (CIE) par Alix et les endophilines A qui pourrait être à l'origine du phénotype neuronal de la souris. Cependant, l'association d'Alix avec CHMP4B du complexe ESCRT pourrait également être nécessaire au développement du système nerveux puisque l'interaction Alix-CHMP4B est nécessaire pour le contrôle de la CIE et de la mort neuronale.L'ensemble de ces résultats mets en évidence qu'à travers des mécanismes et des partenaires bien caractérisés, Alix est requise pour de nouvelles fonctions nécessaires au développement et au fonctionnement du système nerveux. / Alix (ALG-2 Interacting Protein X) is a cytoplasmic protein implicated in multiple processes including apoptosis, endosome function, membrane repair, viral budding and cytokinesis. Most of these involve modifications of plasma or endosomal membrane organization. Consistent with this, Alix is known to interact with diverse proteins modulating membrane deformation, such as endophilins or Tsg-101 and CHMP4B of the Endosomal Sorting Complex Required for Transport (ESCRT). By studying the phenotype of Alix ko mice that we recently developed, we aim to better understand the precise role of Alix in vivo. These mice are viable and fertile but develop microcephaly even at embryonic stages. This microcephaly is associated with an increase of apoptosis in neural progenitor cells in embryos and a defect in neurite outgrowth at post-natal stages. Later on, these mice also develop defects in synaptic plasticity related to an alteration of synaptic vesicle recycling. All of these processes are tightly dependent on membrane shaping and remodelling. These features of the phenotype can be related to a new function of Alix with endophilin A in the control of clathrin-independent endocytosis (CIE), as described in Alix ko fibroblasts and cultured neurons. However, these defects might also be related to the well-known Alix partner CHMP4B, since we now know that this interaction is needed for controlling CIE and neuronal cell death.All together, these results shed light on novel functions of Alix in the developing and adult central nervous system, all relying on well-known molecular mechanisms and partners.