Le recyclage de récepteurs et de lipides vers la membrane plasmique, est un processus finement régulé, essentiel pour l’homéostasie de la membrane plasmique et pour la migration cellulaire. Il requière l’intervention des petites GTPases de la famille Rabs et leurs effecteurs. La protéine MICAL-L1, effecteur de plusieurs Rabs, comme Rab 8, 11, 13 et 35, a été impliquée dans le recyclage vers la membrane plasmique. Dans cette étude, nous avons identifié une nouvelle interaction entre MICAL-L1 et la PACSINE3, une protéine à domaine F-BAR capable de façonner les membranes intracellulaires et qui contribue à la génération d’endosomes de recyclage tubulaires. MICAL-L1 est nécessaire pour la localisation de la PACSINE3 au niveau des membranes des endosomes. La perturbation du complexe MICAL-L1/PACSINE3 affecte le recyclage du récepteur de la transferrine (TfR) vers la membrane plasmique. Le complexe MICAL-L1/PACSINE3 est associé à des longs tubules membranaires contenant la transferrine comme cargo. La dynamique de ségrégation et de détachement des cargos Tf à partir des tubules contenant MICAL-L1 et PACSINE3, suggère que ce complexe contrôle le tri/adressage des endosomes de recyclage vers la membrane plasmique. Notre travail révèle un nouveau mécanisme de régulation de la voie de recyclage vers la surface cellulaire. / The recycling to the plasma membrane of receptors and lipids is tightly regulated and is essential for PM homeostasis, adhesion and cell migration. It requires small GTPase Rab proteins and their effectors. The MICAL-L1 protein, an effector of several Rabs including Rab 8, 11, 13 and 35, has been shown to play an important role in the recycling. Here, we report a novel interaction between MICAL-L1 and the BAR domain containing protein PACSIN3/Syndapin3 that contributes to generate tubular recycling endosomes. MICAL-L1 is required for the localization of PACSIN3 to endosomal membranes. Importantly, disruption of MICAL-L1/PACSIN3 interaction promotes the transferrin receptor (TfR) delivery back to the plasma membrane. The MICAL-L1/PACSIN3 complex accumulates in elongated tubules that contain transferrin carriers. The dynamic of transferrin positive endosomes segregation from MICAL-L1/PACSIN3 tubules suggests that MICAL-L1/PACSIN3 complex controls TfR recycling endosomes delivery to the plasma membrane. Our data provide novel mechanistic insights on the dynamical regulation of the plasma membrane recycling pathway.

Hedgehog (Hh) est un morphogène conservé au cours de l’évolution, et qui est impliqué dans un grand nombre de processus développementaux. Ma thèse vise à comprendre comment la sécrétion, et la mise en place du gradient d’Hh sont régulées à partir de son site de production, en utilisant la drosophile comme modèle animal. Pour identifier les régulateurs positifs impliqués dans la maturation du signal Hh, nous avons conçu et réalisé un crible génétique couvrant l’ensemble du génome, par ARNs interférents (ARNi). Grâce à ce crible, nous avons identifié la petite protéine GTPase Rab8 qui serait impliquée spécifiquement dans le routage intracellulaire de Hh. Selon notre modèle proposé, la protéine Hh serait secrétée de 2 façons. Sa sécrétion du coté apical est nécessaire à l'activation de gènes cibles à longue distance, alors que sa sécrétion du coté baso-latéral permettrait l'activation de gènes cibles à courte distance. La façon par laquelle Hh est transportée de la membrane apicale à la membrane basale à l’intérieur des cellules productrices n’est pas connue. La perte de fonction de Rab8 dans les cellules productrices de Hh induit une augmentation de l’activation des gènes cibles à courtes distances, alors l’expression des gènes cibles activés à longues distances est réduite. De plus, en utilisant des expériences sur tissus vivant pour suivre la dynamique de l'internalisation de la protéine endogène d’Hh, nous avons constaté que la perte de Rab8 n'a pas d’effet sur sa sécrétion primaire, mais entraine des défauts dans l’endocytose de Hh, affectant, par la suite, la mise en place du gradient morphogénétique. / Hedgehog (Hh) is a conserved secreted morphogen involved in an array of developmental processes. Using Drosophila as a model, during my thesis we aimed to ask how the secretion, extraction and transport of Hh protein are regulated at the site of its production. To understand the positive regulators of Hh secretion and transport we designed and performed a genome-wide RNAi screen in Drosophila to identify new regulators of Hh transport and identified the small GTPase Rab8 as a novel component required for Hh trafficking. According to our proposed model, there are two pools of secreted Hh. The apical pool is needed for long range target gene activation, and basolateral pool for short range target gene activation. It is not clear how Hh is sorted apico-basally in the producing cells. Interfering with Rab8 function in the Hh producing cells extends Hh short range targets. Conversely, it reduces the long range Hh targets, suggesting that interfering with Rab8 function in the Hh producing cells impairs Hh trafficking, thus hampering the fine tuning between the two secreted pools of Hh. Moreover, using live assays to track the dynamics of endogenous Hh internalization, we observed that loss of Rab8 in Hh producing cells does not affect its primary secretion, but causes defects in Hh endocytosis, subsequently affecting its gradient activity. We hypothesize a model where Hh is targeted for primary secretion to the apical side of the wing disc, which then is internalized, and this internalized Hh is then directed for recycling which is essential for its long range activity.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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