Les phosphoinositides sont des molécules régulatrices présentes à l'interface membrane-cytosol, impliquées dans la transduction du signal, le trafic membranaire ainsi que l'organisation du cytosquelette. Ces lipides recrutent non seulement diverses protéines vers des compartiments spécifiques, mais régulent aussi leur activité enzymatique. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ils interagissent directement avec le domaine RhoGAP de la protéine Rgd1, identifiée comme un activateur commun aux GTPases Rho3 et Rho4. Ces 2 protéines, respectivement impliquées dans la croissance polarisée et la cytocinèse, voient leur activité GTPasique exacerbée en présence de Rgd1pet des PIPs. L'objectif de cette thèse était comprendre à l'échelle moléculaire le processus unique d'activation de RhoGAP par les PIPs. Pour ce faire, nous avons réalisé l'étude structurale de RhoGAP par cristallographie couplée à la RMN en solution. Nos résultats montrent que le domaine possède les éléments essentiels à l'activation des protéines Rho. L'interaction avec les PIPs a été suivie par RMN en présence de PI(4)P et de PI(4,5)P2, respectivement localisés dans les vésicules de sécrétion et à la membrane plasmique. Nos résultats révèlent un site de liaison commun aux PIPs dans une région non conservée chez les domaines RhoGAP. L'affinité des complexes, de l'ordre de la centaine de micromolaires suggèrent qu'in vivo l'interaction soit transitoire et réversible avec les PIPs. La sélectivité de l'interaction se ferait donc de façon spatio-temporelle, au niveau des vésicules de sécrétion pour la croissance polarisée et de la membrane plasmique pour la cytocinèse. / Phosphoinositides act as regulatory and signalling molecules at the membrane-cytosol interface in signal transduction, membrane traffic and cytoskeleton organization. These lipids recruit several proteins to specific compartments, but also regulate their activity. In the yeast Saccharomycescerevisiae, they directly bind the Rgd1-RhoGAP domain, that stimulates the GTPase activity of bothRho3p and Rho4p. The GTPase activity of these two Rho proteins, respectively involved in the polarized growth and cytokinesis of the yeast, is enhanced with the presence of Rgd1p and PIPs. The main objective of this thesis is to understand the PIP-RhoGAP interaction at the molecular level. In order to do that, we coupled X-ray structure determination to solution NMR spectroscopy on the isolated RhoGAP domain. Our results show that the domain contains the conserved elements that would usually confer the catalytic GTPase activation. We us e liquid-state NMR spectroscopy to follow the interaction with PI(4)P and PI(4,5)P2, respectively found in secretion vesicles and the plasma membrane. Our study reveals a common binding site for both PIPs in a non-conserved region in the RhoGAP domain family. We measured sub-millimolar binding affinity for PIPs. Such moderate binding affinities are consistent with the biological requirement for reversible complex formation. The selectivity of the interaction could be made in a spatio temporal way, on the secretion vesicles during polarized growth and at the plasma membrane during cytokinesis.

Chez l’ensemble des organismes, la capacité des cellules à se polariser est une propriété nécessaire à la croissance, à la division, à la mobilité, à la différenciation ou encore au trafic intracellulaire. Les GTPases de la famille Rho jouent des rôles prépondérants dans la régulation de ces mécanismes. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, nous étudions la manière dont le régulateur RhoGAP Rgd1p des protéines Rho3 et Rho4 est lui-même régulé au cours de la croissance polarisée. Nous avons montré que la protéine Rgd1 est localisée au fond du bourgeon lors de la croissance isotropique du bourgeon puis sous forme d’un anneau au cou du bourgeon lors de la cytocinèse. Nous avons également montré que le trafic intracellulaire, notamment l’exocytose et les phosphoinosotides tels que le PdtIns(4)P et le PdtIns(4,5)P2 ont un rôle majeur dans la régulation spatio-temporelle de la protéine Rgd1. Ces mécanismes permettraient d’acheminer la protéine RhoGAP au niveau des sites de croissances afin d’agir sur les protéines Rho3 et Rho4. / In all organisms, the ability of cells to polarize is a property necessary for growth, cell division, mobility, cell differentiation or intracellular trafficking. GTPases of the Rho family play central roles in the regulation of these mechanisms. In the yeast Saccharomyces cerevisiae, we study how the regulator RhoGAP Rgd1p of Rho3 and Rho4 proteins may be itself regulated during polarized growth. We showed that the protein Rgd1 is located at the bud tip during isotropic growth of the bud and form a ring at the bud neck during cytokinesis. We also showed that the intracellular traffic, especially the exocytosis and phosphoinosotides as the PdtIns(4)P and PdtIns(4,5)P2 have a major role in the spatio-temporal regulation of the Rgd1 protein. These mechanisms would deliver the RhoGAP protein at growth sites to act on Rho3 and Rho4 proteins.