Thèse de doctorat : Sciences du vivant. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 181-201.

Thèse de doctorat : Génie biologique et médical : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Pagination : 167 p. Bibliogr. p. 146-166.

Les annexines sont définies comme étant des protéines qui se lient de manière calcium-dépendante aux phospholipides membranaires chargés négativement. Elles ont été associées à différents processus biologiques tels les réponses des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Nous avons identifié une annexine végétale, appelée Ntann12, dont l’expression est induite après infection des plantes par la bactérie Rhodococcus fascians. <p> Ntann12 possède les domaines caractéristiques des annexines et se lie aux phospholipides chargés négativement, de manière calcium-dépendante. L’expression de Ntann12 est très abondante dans les cellules différentiées des racines, où la protéine a été détectée par immunolocalisation dans le cytosol et dans le noyau. Des analyses par western blot ont montré que l’accroissement relatif de la quantité de protéines liées aux membranes est positivement corrélé à l’augmentation de la concentration en Ca2+. <p> Au niveau physiologique, l'expression de Ntann12 est induite par l’apport exogène d’auxine. Elle est contrôlée dans les racines par un signal induit par la lumière, et provenant des parties aériennes. Le transport polaire de l'auxine a été identifié comme étant le processus cellulaires nécessaires à l'expression de Ntann12 dans les racines. En outre, cette expression est réprimée par les stress salin, osmotique et hydrique. Ces résultats suggèrent que l’annexine Ntann12 est impliquée dans le métabolisme de l’auxine.<p><p>/<p><p>Annexins are defined as calcium-binding proteins, and they have been associated in plants with different biological processes such as responses to biotic and abiotic stress. Ntann12 expression is induced upon infection of tobacco plant by R. fascians. <p> Ntann12 possesses the conserved annexin repeat with the sequence for type II Ca2+-binding site and recombinant as well as native Ntann12 binds to negatively charged phospholipids in a Ca2+-dependent manner. It is mainly expressed in root differentiated cells where the protein was immunolocalized in the cytosol and in the nucleus. Ntann12 was examined by western blot in both microsomal and cytosolic fractions from tobacco roots cells, and was detected in both the cytosol and microsome. The relative increase of Ntann12 proteins associated with the microsome is coupled with an increase in Ca2+ concentration.<p> At the physiological level, Ntann12 expression is induced by exogenous application of auxin, and was found to be regulated in the root system by a light-induced signal coming from plant aerial part and polar auxin transport was identified to be the cellular process required for Ntann12 expression in root cells. Furthermore, Ntann12 expression is down-regulated by salt, osmotic and water stress. These results collectively suggest that the annexin Ntann12 is implicated in auxin metabolism. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La SUMOylation est une modification post-traductionnelle, réversible, qui module une variété de processus cellulaires principalement associés à des événements nucléaires. Lors d'une analyse du protéome de fractions subcellulaires de prostate, nous avons révélé plusieurs caractéristiques incluant la présence d'une quantité particulièrement abondante de peptides SUMO-1 libres. Une observation similaire a été faite dans le pancréas exocrine, un tissu également spécialisé dans une activité unique de sécrétion. À partir de ces données, qui suggèrent que les peptides SUMO jouent un rôle important dans ces tissus, nous avons identifié une série de protéines membranaires potentiellement SUMOylées. Une caractérisation approfondie de ces candidats, à l'aide d'un système de surexpression dans les cellules LNCaP, indique que les protéines ANXA1 et ANXA2 sont SUMOylabiés. Nous avons démontré par mutagénèse dirigée que la SUMOylation de l'ANXAl correspond à une multi-SUMOylation qui a lieu à la fois dans une séquence consensus, sur le résidu K257, et au niveau de la région flexible du domaine N-terminal qui ne correspond à aucune séquence consensus. Des résultats similaires ont été obtenus pour TANXA2. Nous observons que la mutation Y21F diminue de façon marquée la SUMOylation de l'ANXAl, suggérant qu'une connexion existe entre la phosphorylation dépendante de l'EGF et la SUMOylation. L'ensemble de nos résultats montre que la SUMOylation est impliquée dans la régulation des fonctions de ANXA1 et ANXA2 et suggère la présence de mécanismes qui coordonnent le trafic membranaire dans les voies de l'exocytose et de l'endocytose.

Les dystrophies musculaires sont un groupe de pathologies génétiques qui cause une faiblesse et une perte progressive des muscles squelettiques. Parmi elles, la dystrophie des ceintures de type 2B (LGMD2B) est caractérisée par des mutations dans le gène de la dysferline, entrainant de sévères dysfonctionnements, dont un défaut de réparation membranaire. Les ruptures de la membrane plasmique sont des évènements physiologiques induits par des contraintes mécaniques, comme lors de la contraction des fibres musculaires. Les cellules eucaryotes possèdent donc une machinerie protéique assurant une réparation rapide de larges ruptures membranaires. La liste exhaustive des composants de la machinerie de réparation et leur mode d’action reste à établir.Les annexines (Anx) sont de petites protéines solubles, au nombre de 12 chez les mammifères, qui partagent la propriété de lier les membranes exposant des phospholipides chargés négativement en présence de Ca2+. De nombreuses études ont montré l’implication de certaines Anx (AnxA1, A2, A4, A5, A6 et A7) dans la réparation membranaire de différents types cellulaires (muscle, cancer, endothélium…) et dans différentes espèces (souris, poisson-zèbre, homme…). La présence des Anx dans le muscle squelettique, et la participation de plusieurs membres de cette famille dans la réparation membranaire, soulèvent la question d’un rôle collectif de ces protéines dans la protection et la réparation des ruptures du sarcolemme.Les objectifs de ce travail ont été 1) d’identifier les Anx impliquées dans la réparation membranaire des cellules musculaires squelettiques humaines, 2) développer une stratégie de microscopie corrélative pour étudier le site de rupture et la distribution subcellulaire des Anx à haute résolution, 3) élucider la fonction des Anx dans le mécanisme de réparation, et 4) analyser les Anx dans des cellules musculaires dystrophiques. Avec des approches en biologie cellulaire et moléculaire, et en microscopie de fluorescence et électronique, nous avons donc étudié le comportement des Anx lors d’un dommage du sarcolemme.Nous avons ainsi montré que les AnxA1, A2, A4, A5 et A6 sont exprimées dans les myoblastes et les myotubes humains, et sont recrutées au site de rupture quelques secondes après le dommage, en formant une structure dense à l’extérieur du myotube endommagé appelé domaine « cap ». De plus, nous avons pu déterminer l’ordre relatif de recrutement des Anx au site membranaire endommagé. Les premières Anx à être recrutées sont l’AnxA1, suivies des AnxA6 et A5, les moins sensibles au Ca2+. Les dernières Anx recrutées sont les plus sensibles au Ca2+, les AnxA4 puis A2, qui semblent se lier à des vésicules intracellulaires initialement éloignées du site de rupture. Nous avons également étudié l’ultrastructure du site de rupture à haute résolution. Nos résultats ont révélé que le domaine « cap » correspondait à une accumulation de matériel membranaire qui est associé au Anx. En s’appuyant sur nos résultats et la littérature, nous avons proposé un modèle de réparation membranaire, impliquant les AnxA1, A2, A4, A5 et A6, dans les cellules musculaires squelettiques humaines. Nous nous sommes également intéressés à l’expression des Anx dans des lignées de cellules musculaires dystrophiques issues de patients atteints de dystrophies musculaires des ceintures de type 2B (déficients en dysferline) et 1C (déficients en cavéoline-3). Nous avons ainsi montré que le contexte pathologique perturbait l’expression de certaines Anx, sans en modifier leur localisation subcellulaire.En conclusion, ce travail de thèse montre que plusieurs membres de la famille des Anx sont impliqués dans la réparation membranaire, et agissent de concert pour réparer un dommage de la membrane plasmique. L’implication des Anx dans d’autres pathologies, comme le cancer et la pré-éclampsie, renforce l’intérêt de leur étude dans les processus de réparation membranaire et en font une cible thérapeutique potentielle. / Muscular dystrophy encompasses a group of genetic disorders which cause progressive weakness and wasting of skeletal muscle. Among them, limb girdle muscular dystrophy type 2B (LGMD2B) is characterized by mutations in the dysferlin gene leading to several dysfunctions including a failure in cell membrane repair process. Cell membrane disruption is a physiological phenomenon induced by mechanical stress, such as contraction of muscle fibers. Thus, eukaryotic cells have a repair protein machinery ensuring a rapid resealing of large cell membrane ruptures. The exhaustive list of components of the repair machinery and their interplay remain to be established.The annexin (Anx) family consists of twelve soluble proteins in mammals and share the property of binding to membranes exposing negatively charged phospholipids in a Ca2+-dependent manner. Several studies have shown the involvement of Anx (AnxA1, A2, A4, A5, A6 and A7) in membrane repair of different cell types (muscle, cancer, endothelium…) in different species (mouse, zebrafish, human…). The presence of different Anx in skeletal muscle, together with the participation of several members of the Anx family in membrane repair processes, raise the question of a collective role of these proteins in the protection and repair of sarcolemma injuries.The PhD project aimed 1) at identifying Anx that are essential for membrane repair in human skeletal muscle cells, 2) developing a correlative light and electron microscopy to study the wounded site and the Anx distribution at high resolution, 3) elucidating the function of each Anx in this process and 4) analyzing Anx in dystrophic muscle cells. Using approaches including cellular and molecular biology, fluorescence microscopy and transmission electron microscopy, we studied the behavior of Anx during sarcolemma damage.We showed that AnxA1, A2, A4, A5 and A6 are expressed in human myoblasts and myotubes, and are recruited at the disruption site within seconds after the sarcolemmal damage, forming a dense structure outside the cell, named the “cap” domain. Furthermore, we determined the relative order of Anx recruitment at the disruption site. The first Anx recruited are AnxA1, followed by AnxA6 and A5, the less sensitive to Ca2+. The last Anx recruited are the most sensitive to Ca2+, AnxA4 and A2. AnxA2 and A4 are instead rapidly recruited to intracellular vesicles present deeper in the cytosol. We also studied the ultrastructure of the disruption site at high resolution. Our results revealed that the “cap” domain correspond to a disorganized membrane structure, associated with the Anx. Thanks to our results and the literature, we have proposed a model for membrane repair involving Anx in human skeletal muscle cells. We also looked at the expression of Anx in dystrophic muscle cell lines from patients with limb girdle muscular dystrophy type 2B (dysferline deficient) and 1C (deficient in cadaveoline-3). We have thus shown that the pathological context disrupts the expression of some Anx, without altering their subcellular location.In conclusion, this work shows that several members of the Anx family are involved in membrane repair and act together to repair plasma membrane damage. The implication of Anx in other pathologies, such as preeclampsia or cancer, reinforces the interest of their study in the process of membrane repair.