Le facteur de l’ADP-ribosylation 6 (ARF6) et Rac1 sont des petites protéines liant le GTP qui régulent plusieurs voies de signalisation comprenant le trafic de vésicules, la modification des lipides membranaires et la réorganisation du cytosquelette d’actine. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels ARF6 et Rac1 agissent de concert afin de contrôler ces différents processus cellulaires restent méconnus. Dans cette étude, nous montrons que, dans les cellules HEK293, ARF6 et Rac1 sont retrouvées en complexe suite à la stimulation du récepteur à l’angiotensine. Des expériences réalisées in vitro nous indiquent que ces deux GTPases interagissent ensemble directement, et que ARF6 s’associe préférentiellement avec la forme inactive de Rac1. L’inhibition de l’expression de ARF6 par interférence à l’ARN entraîne une activation marquée en cellule de Rac1 via le facteur PIX, indépendamment de la stimulation d’un récepteur, ce qui provoque la migration non contrôlée des cellules. Les arrestines, protéines de régulation de la désensibilisation des récepteurs couplés aux protéines G, servent de protéines d’échafaudage pour Rac1 et ARF6, en interagissant directement avec les GTPases et en augmentant leur association stimulée par l’angiotensine. De plus, les arrestines permettent l’activation, en s’en dissociant, de la MAP Kinase p38 qui régule l’activité de ARF6 et son interaction précoce avec les arrestines. Mis ensemble, ces résultats montrent que les arrestines contrôlent l’activité de ARF6, en influençant p38. ARF6 joue un rôle inhibiteur sur l’activation basale de Rac1 pour permettre ensuite son recrutement et son activation dépendante de l’angiotensine. Cette étude nous a permis de préciser le mode de régulation mis en jeu dans l’initiation de la migration cellulaire, suite à l’activation d’un récepteur couplé aux protéines G. Par le fait même, nous avons identifié certains des acteurs impliqués dans ce processus, offrant ainsi de nouvelles cibles pour le traitement des déséquilibres pathophysiologiques de la migration cellulaire. / The ADP-ribosylation factor 6 (ARF6) and Rac1 are small GTP-binding proteins that regulate several signaling events ranging from vesicle trafficking, to modification of membrane lipids and reorganization of the actin cytoskeleton. However, the molecular mechanisms by which ARF6 and Rac1 act in concert to control these different cellular processes remain unclear. Here, we show that in HEK 293 cells, ARF6 and Rac1 can be found in complex upon stimulation of the angiotensin receptor (ATR). In vitro experiments indicate that these two small G proteins can directly interact together, and that ARF6 preferentially interacts with the GDP-bound form of Rac1. Depletion of ARF6 by RNA interference leads to a marked PIX-dependent Rac1 activation in cells, independently of receptor stimulation, leading to uncontrolled cell migration. Arrestins, which are known for their role in G protein-coupled receptor desensitization, act as scaffold proteins toward Rac1 and ARF6, by directly interacting with the GTPases and by increasing their agonist-promoted association. Besides, arrestins allow p38 MAP Kinase activation, by releasing it, which regulates ARF6 activity and early association occurring between arrestins and ARF6. Taken together, this study shows that arrestins control ARF6 activity, by managing p38. ARF6 is an inhibitor of basal Rac1 activation to further allow the protein to be recruited and activated following angiotensin treatment. This study allowed us to precise how cell migration induction is regulated following G protein-coupled receptor activation. As a result, we identified some of the key players implicated in this process, providing new targets in the treatment of patho-physiological inbalance in cell migration.

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Despite the importance of integrins in epithelial cell biology surprisingly little is known about their regulation. It is known that they form hemidesmosomes (HDs), are actively involved in cell contacts during cell migration/invasion, and are key signaling molecules for survival and growth. However, there has been a distinct lack of understanding about what controls the dynamic integrin localization during cell activation and movement. Growth factors, such as EGF, are elevated during wound healing and carcinoma invasion leading to phosphorylation of ITGβ4 and the disassembly of the HD and mobilization of ITGβ4 to actin-rich protrusions. More recently the phosphorylation of a novel site on ITGβ4 (S1424) was found to be distinctly enriched on the trailing edge of migrating cells, suggesting a possible mechanism for the dissociation of ITGβ4 from HDs. Arrestin family member proteins are involved in the regulation of cell surface proteins and vesicular trafficking. In this study, we find that over-expression of arrestin family member ARRDC3 causes internalization and proteosome-dependent degradation of ITGβ4, while decreased levels of ARRDC3 stabilizes ITGβ4 levels. These results lead us to a new mechanism of ITGβ4 internalization, trafficking and degradation. During migration, ARRDC3 co-localizes with ITGβ4 on the lagging edge of cells but has a distinct distribution on the leading edge of cells. Additional immuno co-precipitation experiments demonstrate that ARRDC3 preferentially binds to ITGβ4 when phosphorylated on S1424. Using confocal microscopy, we show that the expression pattern of ARRDC3 on the lagging edge of a migrating cell is identical to the expression pattern of ITGβ4-pS1424. We demonstrate that ARRDC3 expression represses cell proliferation, migration, invasion, growth in soft agar and tumorigenicity. Collectively, our data reveals that ARRDC3 is a negative regulator of β4 integrin and demonstrates how this new pathway impacts biologic processes in stem cell and cancer biology. Additionally, as ARRDC3 is highly expressed in several tissues and conserved across species, our results are likely to be translated to other models.

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.