L'histone déacétylase HDAC6 est une enzyme multifonctionnelle possédant deux domaines déacétylases en tandem et un domaine fixant l'ubiquitine. Localisée exclusivement dans le cytoplasme, cette protéine peut déacétyler les microtubules acétylés et participer à la prise en charge des protéines ubiquitinées lors de la formation d'agrésomes. Elle possède également une activité sur d'autres substrats comme les histones ou HSP90, et elle contribue à divers processus cellulaires. Le travail présenté dans cette thèse décrit un rôle supplémentaire de cette déacétylase dans la réponse après un stress. Il vise à comprendre comment HDAC6 participe dans les mécanismes d'activation des gènes HSPs, et dans les processus de récupération cellulaire à la suite d'un choc thermique. La découverte d'un nouveau domaine nommé SE14 chez la protéine HDAC6 humaine, présente un dispositif supplémentaire de régulation nucléocytoplasmique pour cette protéine. Ce domaine permet la rétention dans le cytoplasme de cette protéine en renforçant le mécanisme d'export nucléaire. A coté de ce contrôle, le fonctionnement des deux domaines déacétylases est analysé. Des expériences in vitro et in vivo confirment l'importance de l'arrangement spatial des deux domaines dans la réaction de déacétylation. Finalement, ce travail montre que la protéine HDAC6 intervient lors de la différenciation ostéoclastique. Par son activité catalytique sur les microtubules acétylés et grâce à son interaction avec l'effecteur mDIA2, cette déacétylase est impliquée dans la maturation des ostéoclastes.

Avant le début de ma thèse, le laboratoire avait découvert et caractérisé HDAC6, une Histone Déacétylase atypique qui possède deux domaines déacétylases et peut interagir directement avec l'ubiquitine, grâce à son domaine ZnF-UBP. De plus, le laboratoire avait montré que HDAC6 interagit avec UFD3/PLAP, un régulateur du recyclage de l'ubiquitine, et p97/VCP, un orthologue murin de la chaperonne de levure Cdc48p. Cependant, aucune fonction biologique dans la voie d'ubiquitination des protéines n'était connue pour HDAC6. Nous avons tout d'abord observé que la surexpression de HDAC6 ralenti la dégradation des protéines poly-ubiquitinées, via son ZnF-UBP, son domaine de liaison à l'ubiquitine. Grâce à une série d'expériences, nous avons pu montrer que les complexes HDAC6-p97/VCP régulent directement la stabilité des protéines poly-ubiquitinées. L'accumulation intracellulaire de protéines poly-ubiquitinées peut être toxique pour les cellules si aucune réponse cellulaire n'est engagée. En réalité, une telle accumulation active le facteur de transcription Heat Shock Factor 1 (HSF1) afin de promouvoir la survie de la cellule. Grâce à ces considérations, nous avons découvert que HDAC6 contrôle la réponse cellulaire à l'accumulation de protéines poly-ubiquitinées et avons disséqué les mécanismes impliqués dans ce contrôle. Nous avons trouvé qu'en l'absence de stress, HDAC6 et HSF1 sont en complexes avec p97/VCP et HSP90. Cependant, lorsque la concentration intracellulaire en protéines poly-ubiquitinées augmente, comme lors d'une inhibition du protéasome, HDAC6 est re-larguée du complexe de manière ubiquitine et ZnF-UBP dépendante. Un tel re-largage permet ensuite à p97/VCP d'activer HSF1 et d'engager la cellule dans la réponse au stress.