La mitogaligine est une protéine codée par galig, un nouveau gène cytotoxique. Les résultats précédemment obtenus indiquent que cette protéine, adressée aux mitochondries, induit la fuite vers le cytoplasme d'un effecteur pro-apoptotique mitochondrial, le cytochromec. Cette nouvelle étude suggère tout d'abord, que l'interaction directe de la mitogaligine avec la cardiolipine, un phospholipide spécifique des mitochondries, puisse être à l'origine de la destabilisation des membranes mitochondriales, et expliquer ainsi la fuite de cytochrome c. Ce faisceau de résultats indique que la cytotoxicité de galig est associée à l'action de la mitogaligine sur les mitochrondries. Dans une seconde partie, la mort cellulaire induite par la mitogaligine a été caractérisée. Bien que les mitochondries soient précocemment altérées, il apparaît que la mitogaligine puisse également être adressée au noyau des cellules, et induire la mort cellulaire à partir de ce compartiment. Ces résultats suggèrent que l'activité cytotoxique de la mitogaligine puisse être régulée par son adressage subcellulaire.

Le gène GALIG, interne à celui de la GALECTINE-3, permet la production de 2 protéines, les Galigines, qui interagissent avec des protéines de l’autophagie. Décrit comme un gène pro-apoptotique, il est inhibé par l’anti-apoptotique Mcl-1. Il est sous-exprimé dans la moelle osseuse (MO) de patients atteints de Leucémies Aiguës Myéloïdes (LAM) M2, pathologie caractérisée par un blocage de la différenciation. Au cours de cette thèse, j’ai pu montrer que le gène GALIG pourrait être impliqué dans la différenciation myéloïde. Son expression augmente de façon croissante chez les LAM en fonction de l’état de différenciation de la cellule leucémique. De plus, bien que faible au diagnostic, l’expression du gène augmente également dans la MO et le sang après traitement de chimiothérapie. Ces observations sont renforcées par des études in vitro qui indiquent que l’expression de GALIG augmente précocement lors de la différenciation en polynucléaires et en macrophages, avant l’apparition des caractéristiques de maturation terminale. La survie de ces cellules, suite à l’activité de GALIG pendant la différenciation, pourrait être assurée grâce à l’augmentation de l’expression du gène anti-apoptotique MCL1. Dans le sang de patients infectés par le Virus de l’Immunodéficience Humaine, traités et sans charge virale, à l’inverse des LAM, il est observé une surexpression de GALIG. Ceci suggère une perturbation du système immunitaire. En plus de l’activation de GALIG, il est noté une dérégulation de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l’autophagie. Ceci pourrait conduire à une inhibition du niveau basal de l’autophagie chez ces patients, qui pourrait être à l’origine du vieillissement prématuré des cellules sanguines et qui serait liée à l’inflammation chronique observée chez ces patients. En conclusion, ces résultats nous encouragent à poursuivre les études qui visent à comprendre les mécanismes de régulation de l’expression du gène GALIG et les mécanismes d’action des Galigines. / Embedded within the GALECTIN-3 gene, GALIG gene allows the production of 2 proteins, Galigins, which interact with autophagy proteins. Described as a pro-apoptotic gene, it is inhibited by Mcl-1, an anti-apoptotic protein. It is under-expressed in the bone marrow (BM) of patients with Acute Myeloid Leukemia (AML) M2, a pathology characterized by a differentiation blocking. During my thesis, I showed that the GALIG gene could be involved in myeloid differentiation. The expression of GALIG gene gradually increases in AML with the differentiation stage of the leukemic cell. In addition, although weak at diagnosis, GALIG gene expression also increases in BM and blood after chemotherapy treatment. These observations are reinforced by in vitro studies which indicate that GALIG expression increases early during polymorphonuclear and macrophages differentiations, before the onset of terminal maturation features. Cell survival during differentiation could be ensured by the increasing expression of the MCL1 which could counteract the apoptotic function of GALIG. In the blood of treated HIV-infected patients, without viral load, the transcription rate of GALIG is higher when compared to uninfected donors. This suggests a possible dysfunction of the immune system. In addition, several autophagy genes are dysregulated which could lead to the inhibition of the basal level of autophagy in these patients, which in turn could be a cause of the premature aging of blood cells and linked to the chronic inflammation reported for efficient treated HIV patients. In conclusion, these results encourage us to pursue studies deciphering the mechanisms of regulation of the GALIG gene expression and the mechanisms of action of the Galigins.

Le gène GALIG produit deux protéines, la Mitogaligine et la Cytogaligine. Son expression conduit à la mort cellulaire par un processus encore mal défini. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés principalement à la Cytogaligine et avons précisé qu’elle est localisée dans le cytoplasme et le noyau mais également dans la mitochondrie au niveau de la membrane interne. Un test de complémentation montre que la Cytogaligine interagit avec la Mitogaligine. Cette interaction pourrait être un facteur important dans la mise en place de la voie d’apoptose médiée par l’expression de GALIG. D‘autres protéines interagissant avec la Cytogaligine ont été identifiées, notamment l’α-Synucléine, protéine centrale dans la maladie de Parkinson (MP), qui est connue pour s’agréger dans les cellules et induire la fragmentation des mitochondries. Dans la mesure où la surexpression de l’α-Synucléine conduit à des défauts de l’autophagie et du système Ubiquitine-protéasome dans la MP, nous avons recherché d’éventuels partenaires de la Cytogaligine associés à ces fonctions. De fait, la Cytogaligine interagit, en autre, avec les protéines de l’autophagie LC3B, GABARAP, p62/SQSTM1, la protéine chaperon Hsc70 ainsi que les protéines du système UPS, HUWE1 et UBQLN4. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes sur les conséquences fonctionnelles de l’expression de la Cytogaligine. Dans une deuxième partie, nous avons réalisé une étude clinique visant à évaluer le profil d’expression des gènes précédemment étudiés dans les cellules mononuclées du sang périphérique de patients atteints de la MP. Si l’expression du gène GALIG ne présente pas de variations entre les patients et les contrôles, une dérégulation de l’expression de différents gènes associés au processus de l’autophagie est mise en évidence. Parmi ces données, celles combinant l’expression du couple de gènes LC3B et GAPDH pourraient représenter un marqueur potentiel de la maladie dans le cadre d’un test diagnostic non invasif. / The GALIG gene produces two proteins, Mitogaligin and Cytogaligin. GALIG expression induces cell death by a still poorly defined process. In this context, we focused mainly on Cytogaligin and specified that it is localized in cytoplasm and nucleus but also in mitochondria close to the inner membrane. A functional complementation test showed that Cytogaligin interacted with Mitogaligin. This interaction could be an important factor in the establishment of the apoptosis pathway mediated by GALIG expression. Other proteins interacting with Cytogaligin have been identified, including α-Synuclein, a central protein in Parkinson's disease (PD), which is known to aggregate in cells and induce fragmentation of mitochondria. Since overexpression of α-synuclein leads to autophagy and Ubiquitin-proteasome system disruptions, we have looked for potential Cytogaligin partners associated with these functions. Cytogaligin interacted with the autophagy proteins LC3B, GABARAP, p62/SQSTM1, the chaperone protein Hsc70 as well as the UPS system proteins HUWE1 and UBQLN4. These results open perspectives regarding the functional consequences of the expression of Cytogaligin. In a second part, we carried out a clinical study aimed at evaluating the expression profile of the previously studied genes in the peripheral blood mononuclear cells of PD patients. If the expression of the GALIG gene does not show variations between PD patients and controls, deregulation of the expression of genes associated with autophagy was highlighted. Among these data, those combining the expression of the two genes LC3B and GAPDH could represent a potential marker of the disease as a non-invasive diagnostic test.

Galig, gène interne au gène de la galectine-3, code deux protéines la mitogaligine et la cytogaligine. Ce travail de thèse a montré que l'expression de galig conduit à une mort cellulaire présentant des marqueurs caractéristiques de l'apoptose. Ainsi, la co-expression de Bcl-XL, protéine anti-apoptotique, réduit significativement la libération de cytochromec et la mort cellulaire. Cependant, certains caractères apoptotiques ne sont pas mis en évidence suggérant une nouvelle forme de mort cellulaire programmée. Des études de relation structure-fonction ont permis de délimiter le signal d'adressage mitochondrial en position interne dans la mitogaligine. Des anticorps anti-cytogaligine polyclonaux ont été produits puis utilisés en immunofluorescence et en western-blot. Un test de PCR quantitative a également été mis au point. Ces outils devraient permettre de quantifier l'expression du gène galig et la production des protéines in vivo dans différents échantillons de tissus humains.