La protéine AID (déaminase induite par l’activation) joue un rôle central dans la
réponse immunitaire adaptative. En désaminant des désoxycytidines en désoxyuridines au
niveau des gènes immunoglobulines, elle initie l’hypermutation somatique (SHM), la
conversion génique (iGC) et la commutation isotypique (CSR). Elle est essentielle à une
réponse humorale efficace en contribuant à la maturation de l’affinité des anticorps et au
changement de classe isotypique. Cependant, son activité mutagénique peut être oncogénique et
causer une instabilité génomique propice au développement de cancers et de maladies
autoimmunes. Il est donc critique de réguler AID, en particulier ses niveaux protéiques, pour
générer une réponse immunitaire efficace tout en minimisant les risques de cancer et d’autoimmunité.
Un élément de régulation est le fait qu’AID transite du cytoplasme vers le noyau
mais reste majoritairement cytoplasmique à l’équilibre. AID est par ailleurs plus stable dans le
cytoplasme que dans le noyau, ce qui contribue à réduire sa présence à proximité de l’ADN.
Le but de cette thèse était d’identifier de nouveaux partenaires et déterminants d’AID
régulant sa stabilité et ses fonctions biologiques. Dans un premier temps, nous avons identifié
AID comme une nouvelle protéine cliente d’HSP90. Nous avons montré qu’HSP90 interagit
avec AID dans le cytoplasme, ce qui empêche la poly-ubiquitination d’AID et sa dégradation
par le protéasome. En conséquence, l’inhibition d’HSP90 résulte en une diminution
significative des niveaux endogènes d’AID et corrèle avec une réduction proportionnelle de ses
fonctions biologiques dans la diversification des anticorps mais aussi dans l’introduction de
mutations aberrantes. Dans un second temps, nous avons montré que l’étape initiale dans la
stabilisation d’AID par la voie de chaperonnage d’HSP90 dépend d’HSP40 et d’HSP70. En
particulier, la protéine DnaJa1, qui fait partie de la famille des protéines HSP40s, limite la
stabilisation d’AID dans le cytoplasme. La farnésylation de DnaJa1 est importante pour
l’interaction entre DnaJa1 et AID et moduler les niveaux de DnaJa1 ou son état de farnésylation
impacte à la fois les niveaux endogènes d’AID mais aussi la diversification des anticorps. Les
souris DNAJA1-/- présentent une réponse immunitaire compromise en cas d’immunisation, qui
est dûe à des niveaux réduits d’AID et un défaut de commutation de classe. Dans un troisième
temps, nous avons montré que la protéine AID est intrinsèquement plus instable que sesprotéines paralogues APOBEC. Nous avons identifié l’acide aspartique en seconde position
d’AID ainsi qu’un motif semblable au PEST comme des modulateurs de la stabilité d’AID. La
modification de ces motifs augmente la stabilité d’AID et résulte en une diversification des
anticorps plus efficace.
En conclusion, l’instabilité intrinsèque d’AID est un élément de régulation de la
diversification des anticorps. Cette instabilité est en partie compensée dans le cytoplasme par
l’action protective de la voie de chaperonnage DnaJa1-HSP90. Par ailleurs, l’utilisation
d’inhibiteurs d’HSP90 ou de farnésyltransférases pourrait être un outil intéressant pour la
modulation indirecte des niveaux d’AID et le traitement de lymphomes/leucémies et de
maladies auto-immunes causés par AID. / Activation induced deaminase (AID) plays a central role in adaptive immunity. AID
deaminates deoxycytidine to deoxyuridine in defined regions of the immunoglobulin (Ig) genes
and initiates somatic hypermutation (SHM), gene conversion (iGC) and class switch
recombination (CSR). While being essential for an effective immune response by underpinning
antibody affinity maturation and isotype switching, the mutagenic activity of AID can also be
oncogenic and causes genomic instability leading to the development of cancer, or exacerbate
autoimmune diseases. Therefore, AID regulation, including the control of its protein level, is
central to balancing effective immunity with cancer/autoimmunity. Notably, AID shuttles
between the cytoplasm and the nucleus but is predominantly cytoplasmic at steady-state, with
cytoplasmic AID being much more stable than nuclear AID. These regulatory steps contribute
to limit the exposure of the genome to AID but their mechanisms are unknown.
This thesis aimed at identifying AID partners and intrinsic determinants regulating its
stability and modulating its biological functions. Firstly, we identified AID as a novel HSP90
client protein. We demonstrated that HSP90 interacts with AID in the cytoplasm and prevents
its polyubiquitination and subsequent proteasomal degradation. Consequently, HSP90
inhibition results in a significant reduction of endogenous AID levels and correlates with a
proportional reduction in both AID-mediated antibody diversification and off-target mutations.
Secondly, we showed that the first step in the HSP90 molecular chaperoning pathway and
stabilization is the interaction of AID with the HSP40 and HSP70 system. In fact, a specific
HSP40 protein, DnaJa1, is the limiting step in cytoplasmic AID stabilization. DnaJa1
farnesylation is required for DnaJa1-AID interaction and modulation of DnaJa1 levels or its
farnesylation impacts endogenous AID levels and antibody diversification. In vivo, DnaJa1-
deficient mice display compromized response to immunization, resulting from reduced AID
protein levels and isotype switching. Thirdly, we found that AID is intrinsically less stable
than its APOBEC paralogs. We identified the AID N-terminal aspartic acid residue at position
two and an internal PEST-like motif as destabilizing modulators of AID protein turnover.
Disruption of these motifs increases AID protein stability and antibody diversification.We conclude that AID’s intrinsic instability directly contributes to regulating antibody
diversification. This intrinsic instability is at least partially compensated for in the cytoplasm by
the protective action of the DnaJa1-HSP90 molecular chaperoning pathway. Pharmacologically
targeting AID in an indirect way, by using HSP90 or farnesyltransferase inhibitors, could be
relevant for treating some AID-associated lymphomas/leukemias and/or autoimmune diseases.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMU.1866/7105 |
| Date | 01 1900 |
| Creators | Orthwein, Alexandre |
| Contributors | Di Noia, Javier M. |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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