Les phosphoinositides (PI) sont impliqués dans de nombreux processus biologiques cellulaires, tels que la régulation du cytosquelette d'actine, le trafic vésiculaire membranaire et les voies de signalisation médiées par des récepteurs membranaires. Le métabolisme des phosphoinositides est un processus hautement régulé par un ensemble de PI-kinases et PI-phosphatases. Des mutations dans ces enzymes sont associées à des maladies tels que le syndrome de Lowe, le diabète de type 2, les désordres bipolaires et le cancer.<p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le métabolisme des phosphoinositides constitue un processus crucial parmi les systèmes permettant la terminaison de la transmission intracellulaire d’un stimulus extracellulaire. En effet, l’une de principales voies de signalisation intracellulaire engendrée en réponse à la liaison d’hormones ou de facteurs de croissance sur leurs récepteurs spécifiques fait intervenir la phosphorylation du PtdIns(4,5)P2 en PtdIns(3,4,5)P3 par une PI 3-kinase. Les enzymes responsables du métabolisme de ce second messager sont donc essentielles à la fonction normale de la cellule. L’ADNc de la 5-phosphatase SHIP2 a été cloné dans notre laboratoire. Cette enzyme présente au sein de sa structure primaire, en plus d’un domaine catalytique 5-phosphatase, un grand nombre de motifs permettant des interactions spécifiques avec d’autres protéines :un domaine SH2 N-terminal, des séquences riches en prolines, un motif NPXY et un domaine SAM. <p>SHIP2 joue un rôle de régulateur négatif dans la voie PKB et MAPK in vitro dans plusieurs modèles cellulaires. De plus, l’affinité de SHIP2 pour le cytosquelette a été mise en évidence notamment dans les plaquettes sanguines.<p> Notre travail de thèse s’intègre dans le cadre de l’étude biochimique de SHIP2 et plus particulièrement dans la recherche de ses partenaires protéiques. La Vinexine, protéine du cytosquelette impliquée dans l’adhérence cellulaire, avait été identifiée comme une protéine interagissant avec SHIP2 par la technique du double hybride. Nous avons confirmé cette association par des expériences d’immunoprécipitation en système transfecté (cellules COS-7) ainsi qu’en système natif (cellules HeLa et MEF). Nous avons montré que cette interaction n’était ni modulée par une stimulation à l’EGF (dans des cellules COS-7) ni par le sérum (dans des cellules MEF). Nous avons démontré une colocalisation de SHIP2 avec la Vinexine &61537; à la périphérie des cellules COS-7 stimulées à l’EGF. Par la suite, nous nous sommes intéressés au rôle potentiel de cette interaction dans l’adhérence cellulaire. Nous avons montré que la surexpression de SHIP2 ou de la Vinexine &61537; augmente l’adhérence des cellules COS-7 sur un substrat de collagène I. L’adhérence à ce même substrat est diminuée dans les cellules MEF issues des souris déficientes en SHIP2 comparées à des cellules contrôles SHIP2 +/+. De plus, il apparaît que la partie carboxy-terminale de SHIP2 ainsi que son activité catalytique sont importantes pour l’adhérence des cellules au substrat.<p>Ces résultats suggèrent un rôle important de SHIP2 dans l’adhérence cellulaire et l’organisation du cytosquelette d’actine faisant intervenir un mécanisme probable de déphosphorylation du PtdInsP3.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les membres de la famille des 5-phosphatases d’inositols polyphosphates et de phosphoinositides sont des enzymes caractérisées par la présence de deux domaines catalytiques conservés qui hydrolysent un phosphate en position 5 sur un noyau inositol. SKIP (Skeletal Muscle and Kidney enriched Inositol Phosphatase), également appelée Pps (Putative PI 5-phosphatase) est un des derniers membres de la famille des 5-phosphatases à avoir été découvert à ce jour. Cette enzyme hydrolyse majoritairement le phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2) et le phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3). Les phosphoinositides (PtdIns) représentent environ 10% des lipides membranaires et sont impliqués dans de nombreuses cascades de signalisation cellulaire conduisant, entre autres, à la prolifération, l’apoptose, la différenciation, la sécrétion, le trafic vésiculaire et la mobilité cellulaire.<p>Des études de surexpression de SKIP en cellules tendent à montrer que cette protéine pourrait jouer un rôle de régulateur négatif dans la formation du cytosquelette d’actine et/ou dans la voie de signalisation de l’insuline. <p><p>Afin d’étudier in vivo la fonction de la protéine SKIP chez la souris, nous avons décidé de générer des souris transgéniques surexprimant cette protéine de manière conditionnelle. Dans ce but, nous avons infecté des embryons murins par des lentivirus porteurs d’un transgène SKIP et avons obtenu, après réimplantation des embryons infectés dans des femelles pseudogestantes, deux lignées de souris transgéniques. Celles-ci ont ensuite été croisées avec des souris exprimant la recombinase Cre de manière ubiquitaire afin de pouvoir activer la transcription de SKIP dans l’ensemble des organes. Des expériences de Western blot, de dosage d’activité 5-phosphatase ainsi que des PCR en temps réel sont venus confirmer la présence de la protéine transgénique et de son activité catalytique.<p>L’ensemble des expériences qui ont été menées du point de vue phénotypique tend à montrer que dans notre modèle, la surexpression de SKIP ne provoque aucune anomalie évidente du point de vue anatomique, glycémique ou immunologique. Toutefois, des expériences concernant la physiologie rénale ont été réalisées sur base des résultats d’immunohistochimie et nous ont permis de détecter une anomalie dans les mécanismes de réabsorption d’eau ainsi que dans l’expression et la phosphorylation des canaux hydriques AQP2.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The control of phosphatidylinositol 3, 4, 5-trisphosphate [PtdIns(3,4,5)P3] level depends on the activities of both PI kinase and PtdIns(3,4,5)P3 phosphatases: 5-phosphatase like SHIP1 and SHIP2, and 3-phosphatase like PTEN. The ubiquitous SH2 domain containing inositol 5-phosphatase SHIP2 contains both a series of protein interacting domains and the ability to dephosphorylate PtdIns(3,4,5)P3. Previous reports obtained in SHIP2 deficient mice have shown that SHIP2 is involved in the control of insulin sensitivity and reducing weight gain on fatty diet. <p><p>Since SHIP2 is a lipid phosphatase as well as a docking protein, the initial aim that emerged in the lab was to measure the inositol lipid levels in SHIP2 +/+ and deficient cells and compare the levels of 3-phosphoinositides PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,4)P2. At first, we developed mouse embryonic fibroblasts (MEF) as a cellular model. Amongst various stimuli tested, surprisingly, only serum showed an obvious difference in terms of PtdIns(3,4,5)P3 level. This lipid was significantly up regulated in SHIP2 -/- cells but only after short-term (i.e. 5-10 min) incubation with serum. The difference in PtdIns(3,4,5)P3 levels in heterozygous fibroblast cells was intermediate between the +/+ and -/- cells. Serum stimulated PI3K activity appeared to be comparable between +/+ and -/- cells. Moreover, PKB, but not MAP kinase activity, was also potentiated in SHIP2 deficient cells stimulated by serum. The up regulation of PKB activity in serum stimulated cells was totally reversed in the presence of the PI3K inhibitor LY-294002, in both +/+ and -/- cells.<p><p>Reactive oxygen species (ROS) have emerged as physiological mediators of many cellular responses. H2O2 mimics some effects of insulin in a number of cell culture systems. It also inactivates tyrosine phosphatase activities including PTEN. In addition, in Swiss 3T3 fibroblasts, Gray et al reported that exposure of the cells to H2O2 resulted a huge increase in PtdIns(3,4)P2 level. The authors suspected that the effect was attributed to a inositol 5-phosphatase activity. We thus exposed our cells to H2O2 in order to address the question of the role of SHIP2 in response to oxidative stress.<p><p>We worked on the same SHIP2 MEF model, stimulated by H2O2: at 15 min, PtdIns(3,4,5)P3 was markedly increased in SHIP2 -/- cells as compared to +/+ cells. In contrast, no significant increase in PtdIns(3,4)P2 could be detected at 15 or 120 min incubation of the cells with H2O2 (0.6 mM). PKB activity was upregulated in SHIP2 -/- cells in response to H2O2 and therefore follows the regulation of PtdIns(3,4,5)P3. As for serum, the PI3K activity appeared to be comparable between +/+ and -/- cells. The levels of PTEN and type I 4-phosphatase [an enzyme that acts on PtdIns(3,4)P2] remained unchanged between the two types of cells. SHIP2 add back experiments in SHIP2 -/- cells confirm its critical role in the control of PtdIns(3,4,5)P3 level in response to H2O2: the decrease in PtdIns(3,4,5)P3, observed in SHIP2 expressing cells, was no longer seen in cells infected with a catalytic mutant of this enzyme. <p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse vise à démontrer l’importance de la PI 3-kinase dans la régulation hormonale de la réabsorption rénale du sodium. Ce contrôle extrêmement précis, notamment par l’aldostérone, s’effectue au niveau du néphron distal. Nous avons utilisé comme modèle l’épithélium de cellules A6, dérivées du tubule distal de Xenopus Laevis. Le transport unidirectionnel de sodium s’effectue en deux étapes: depuis, l’entrée à partir du milieu luminal par des canaux sodiques épithéliaux (ENaCs) insérés dans la membrane apicale, jusqu’à la sortie vers le liquide extracellulaire par des pompes Na+/K+-ATPases, situées dans la membrane basolatérale. L’insuline augmente ce transport de sodium et la PI 3-kinase semble assurer un rôle-clef.<p>Nous avons étudié l’importance de chacun des 3-phosphoinositides produits par la PI 3-kinase, sur le transport du sodium en ajoutant au milieu cellulaire des formes «perméantes» de ces phospholipides. Parmi ceux-ci, le PIP3 et dans une moindre intensité le PI(3,4)P2 augmentent ce transport. En revanche, le PI3P, le PI(3,5)P2, ainsi que le PI(4,5)P2 n’ont pas d’effet sur lui. Nous avons démontré par la technique du Western blot que la 3-phosphatase PTEN est exprimée dans les cellules A6. Cette phosphatase déphosphoryle le PIP3 en PI(4,5)P2. Nous avons surexprimé PTEN dans les cellules A6. Ceci réduit l’augmentation du transport du sodium induite par l’insuline, ainsi que celle induite par addition de la forme «perméante» de PIP3. <p>Nous avons ensuite vérifié si d’autres agents qui activent la PI 3-kinase, stimulent également le transport de sodium à travers cet épithélium. A cette fin, nous avons d’abord vérifié que l’EGF et le peroxyde d’hydrogène, connus pour stimuler la PI 3-kinase dans d’autres systèmes, activent également cette enzyme dans les cellules A6. Tous deux augmentent ce transport. L’importance de l’augmentation induite par H2O2 est comparable à celle de l’insuline, tandis que l’effet de l’EGF est plus transitoire. Un dosage d’activité de la PI 3-kinase, nous a permis de démontrer que l’intensité de l’activation de la PI 3-kinase est corrélée avec l’amplitude de l’augmentation du transport du sodium. Par comparaison avec l’effet de l’insuline et de l’H2O2, l’EGF augmente faiblement l’activité de la PI 3-kinase et induit une faible augmentation du transport. <p>Nous avons également examiné si la voie des MAPK influence la stimulation du transport du sodium par ces différents agents. Cette voie ne semble pas impliquée dans l’effet de l’insuline ou du peroxyde d’hydrogène. Par contre, elle diminue la stimulation du transport de sodium par l’EGF. L’effet de l’EGF sur le transport semble résulter d’un compromis entre l’activation de la voie de la PI 3-kinase qui l’augmente et l’activation de la voie des MAPK qui le diminue.<p>En conclusion, une augmentation de PIP3, soit par addition de PIP3 exogène, soit par augmentation endogène sous l’effet de l’insuline ou d’autres agents stimulant la PI 3-kinase, augmente le transport du sodium tandis qu’une diminution de PIP3 endogène (par surexpression de PTEN) le diminue. L’importance de l’activation de la PI 3-kinase est quantitativement corrélée avec l’importance de l’augmentation du transport du sodium. La PI 3-kinase est donc un médiateur-clef de la régulation rénale de ce transport.<p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished