Les récepteurs marqués pour la voie de dégradation lysosomale sont retienu à la membrane endosomale par addition d'ubiquitine. L'invagination de la membrane endosomale incorpore ces récepteurs dans les vésicules intralumenal (ILVs) et mène à leur dégradation au lysosome. AMSH (Associated Molecule of the SH3 domain of STAM) contient un domaine métalloprotéase JAMM au niveau de sa partie C-terminale. Celui-ci a montré, in vitro, la capacité d'hydrolyser les chaînes d'ubiquitine de liaison K-63, laissant supposer une fonction d'élimination des ubiquitines par AMSH avant l'incorporation des récepteurs dans les ILVs. AMSH interagit aussi avec les protéines CHMP (Charged Multivesicular body Protein) d'ESCRT-III (Endosomal Sorting Complex Required for Transport-III) via un N-terminal AMSH MIT domaine. De plus, la liaison d'AMSH avec un domaine C-terminal autoinhibitoire des protéines CHMP a impliqué AMSH dans l'activation de la polymérisation des protéines CHMP, occasionnant un remodelage membranaire suivi de la formation des vésicules. Ce travail montre que AMSH se lie à deux formes de CHMP3; la forme ouverte et active, et la forme fermée et autoinhibée. L'interaction du domaine N-terminal d'AMSH avec ces deux formes de CHMP3 fut évaluée à l'échelle nanomolaire par isothermal titration calorimetry. La structure cristallographique du complexe AMSH domaine N-terminal CHMP3 fut résolue à 1.7Å. Celle-ci présente un mode de liaison CHMP différent des structures déjà déterminées et dévie de l'architecture classique du domaine MIT. On montre que les domaines N-terminal et JAMM d'AMSH interagissent entre eux, et que cette interaction stimule l'activité déubiquitinase du domaine JAMM.

Les exosomes sont des vésicules d'origine endocytaire sécrétées par les cellules dans leur environnement après fusion des endosomes multivésiculés avec la membrane plasmique. Ils représentent un nouveau moyen de communication cellulaire par le transfert intercellulaire de protéines, de lipides et d'ARN. Dans le laboratoire, nous nous intéressons aux rôles que pourraient jouer les exosomes neuronaux dans le système nerveux central. Nous avons montré que les neurones matures sécrètent des exosomes. Nous avons mis en évidence que cette sécrétion est directement reliée à l'activité synaptique glutamatergique et à une entrée de Ca2+. Nous avons également découvert que la partie C-terminale de la chaîne lourde de la toxine du tétanos peut être sécrétée par voie exosomale. Nous avons observé que les exosomes la contenant sont repris par des neurones en culture. Un tel cargo semble d'ailleurs influencer le devenir des exosomes. De plus, pour étudier la recapture des exosomes, nous avons utilisé des exosomes de cellules N2a exprimant la tétraspanine CD63 fusionnée à la GFP. En incubant des neurones d'hippocampe avec des exosomes GFP-CD63, nous sommes parvenus à démontrer qu'ils étaient endocytés par les neurones receveurs. Cependant, bien que les exosomes semblent avoir été internalisés, nos résultats suggèrent que leur trafic serait indépendant de la voie endocytaire classique. Enfin, nous nous sommes intéressé au contenu en ARN des exosomes de N2a et de neurones. Nous avons démontré qu'ils contenaient majoritairement des ARN courts (≤ 200 nucléotides) parmi lesquels, les microARN 132 et 138. Les microARN sont de puissants régulateurs de l'expression génique. Leur transfert, via les exosomes, représenterait une nouvelle voie de régulation très fine et avec un impact conséquent sur le fonctionnement du système nerveux. Les exosomes neuronaux pourraient donc jouer un rôle dans la physiologie normale de la synapse, en permettant l'échange d'ARN et de récepteurs aux neurotransmetteurs entre neurones. Ils pourraient également être impliqués dans la propagation de protéines pathogènes comme la toxine du tétanos et la propagation de certaines maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Creutzfeldt-Jacob. L'ensemble de nos résultats suggère que les exosomes joueraient un rôle-clé dans le système nerveux central, de par leur implication dans des processus physiologiques et pathologiques. / Exosomes are vesicles of endocytic origin released by cells into their environment on fusion of multivesicular endosomes with the plasma membrane. They represent a novel mechanism of cell communication by intercellular transfer of proteins, lipids and RNAs. In our laboratory, we are interested in the roles neuronal exosomes could play in the central nervous system. We first showed that mature neurons secrete exosomes and that this is regulated by synaptic glutamatergic activity and by Ca2+ influx. We next demonstrated that the C-terminal part of the tetanus toxin heavy chain can be released in association with neuronal exosomes which can then be taken up by other neurons. Moreover, such a cargo seems to influence the actual fate of the exosome. In order to further examine exosome reuptake, we used exosomes from N2a cells expressing the tetraspanin CD63 fused to the green fluorescent protein, GFP. By incubating cultured hippocampal neurons with GFP-CD63 exosomes, we succeeded in proving that they were found inside the recipient neurons. However, although exosomes are internalized, our results suggest that their traffic is independent of the classical endosomal pathway. We also studied the RNAs contained in the N2a and neuronal exosomes. These were mainly short RNAs (≤ 200 nucleotides) including microRNAs 132 and 138. MicroRNAs are key regulators of gene expression. Their transfer by exosomes could represent a new way for fine regulation with a potentially powerful impact on the nervous system. Neuronal exosomes could play a crucial role in the normal physiology of synapses, by allowing the exchange of RNAs and neurotransmitter receptors between neurons. They could also propagate pathogenic proteins such as tetanus toxin and be involved in neurodegenerative disorders such as Alzheimer's and Creutzfeldt-Jacob's diseases. Altogether, our results pave the way towards the demonstration that exosomes play an important part in the functioning of the central nervous system via their involvement in physiological and pathological processes.

Extracellular accumulation of Aβ in β-amyloid plaques is thought to be associated with the neurodegeneration observed in Alzheimer’s disease (AD) patients, although a lack of correlation with cognitive decline raised doubts on this hypothesis. In different transgenic mouse models Aβ accumulates inside the cells and mice develop behavioral deficits well before visible extracellular β-amyloid accumulation. Here we show that intracellular Aβ accumulates in flotillin-1 positive endocytic vesicles. We also demonstrate that flotillin-1 is not only associated with intracellular Aβ in transgenic mice but also with extracellular β-amyloid plaques in AD patient brain sections. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Extracellular accumulation of Aβ in β-amyloid plaques is thought to be associated with the neurodegeneration observed in Alzheimer’s disease (AD) patients, although a lack of correlation with cognitive decline raised doubts on this hypothesis. In different transgenic mouse models Aβ accumulates inside the cells and mice develop behavioral deficits well before visible extracellular β-amyloid accumulation. Here we show that intracellular Aβ accumulates in flotillin-1 positive endocytic vesicles. We also demonstrate that flotillin-1 is not only associated with intracellular Aβ in transgenic mice but also with extracellular β-amyloid plaques in AD patient brain sections. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

The process of HIV-1 particle production is a multi-step process directed by the viral structural protein Gag. As Gag is the only viral protein required to form virus-like particles, it presents a viable target for anti-viral therapeutics of which there are currently none. Although the functions of Gag during the particle assembly process have been well characterized, one of the least known parts of the assembly process is how Gag is targeted to the site of virus assembly. Two main virus assembly sites have been identified in cells that support HIV-1 replication: the plasma membrane or multivesicular bodies (MVBs). However the mechanism by which Gag is targeted to either of these sites remains unknown. The δ subunit of Adaptor Protein Complex 3 has previously been identified as a cellular co-factor for HIV-1 Gag and was reported to mediate Gag trafficking to MVBs, providing a mechanism for Gag targeting to this assembly site. Additionally, AP-3δ was reported to be required for HIV-1 production, suggesting that Gag to MVB targeting is also required for HIV-1 production. The work presented in this thesis further investigates the role of AP-3δ in Gag trafficking to MVBs and its role in HIV-1 production in previously unexplored host environments. Through the use of RNA interference-mediated depletion of AP-3δ, we determined that AP-3δ is dispensible for virus replication in infected HeLa cells, chronically infected HeLa-LAV cells and infected primary human monocyte-derived macrophages. We concomitantly disrupted AP-3 function by disrupting its association with membranes and observed no effect on virus production. Collectively, these results demonstrate that AP-3δ is not required for HIV-1 replication. However, AP-3δ was demonstrated to be required for Gag targeting to MVBs thus presenting a new model for the function of AP-3δ in the context of HIV-1 replication.