Thèse de Marine Houdou

Amphithéâtre Pierre Glorieux - CERLA SOUTENANCE DE THÈSE de Marine Houdou - laboratoire UGSF-CCH Directeur de thèse : François Foulquier Régulation de l'homéostasie cellulaire du Mn: rôles insoupçonnés de TMEM165, SERCA et SPCA1 Résumé :
La glycosylation est un processus cellulaire universel chez tous les organismes vivants visant aux transferts successifs de monosaccharides sur une molécule acceptrice, le plus souvent une protéine, un lipide ou un autre monosaccharide. Chez les eucaryotes, différentes voies de glycosylation coexistent, aboutissant à la biosynthèse d’une grande diversité de structures glycanniques aux fonctions diverses. Chez l’homme, des perturbations au cours d’une ou plusieurs réactions de glycosylation sont à l’origine de glycopathologies génétiques rares appelées Congenital Disorders of Glycosylation (CDG). L’une d’entre elles, TMEM165-CDG, a été identifiée en 2012 par notre équipe et est au cœur de ces travaux. Des mutations pathogéniques dans le gène TMEM165 sont en effet responsables de l’apparition de sévères défauts de glycosylation caractérisés par la présence de structures N-glycanniques principalement sous-galactosylées. Lors de la caractérisation de ces anomalies de glycosylation, les travaux de l’équipe ont rapidement établi un lien entre déficience en TMEM165 et dérégulation de l’homéostasie du manganèse (Mn²⁺) de l’appareil de Golgi. Dès lors, et au regard de précédents résultats de l’équipe, une fonction d’antiport Ca²⁺/Mn²⁺ fut assignée à TMEM165, permettant l’import d’ions Mn²⁺ dans l’appareil de Golgi afin d’assurer un environnement ionique adéquat et nécessaire au bon déroulement des réactions de glycosylation. De façon extrêmement intéressante, il s’avère qu’un apport exogène de Mn²⁺ dans le milieu de culture de cellules déficientes en TMEM165 corrige complètement les défauts de N-glycosylation observés dans ces cellules. Par ailleurs, TMEM165, tout comme Gdt1p, son orthologue chez la levure Saccharomyces cerevisiae, est une protéine extrêmement sensible aux ions Mn²⁺ étant rapidement dégradée via la voie lysosomale en présence de fortes concentrations de Mn²⁺. Un lien étroit s’établit donc entre fonctions de TMEM165/Gdt1p, homéostasie du Mn²⁺ de l’appareil de Golgi et glycosylation golgienne ; trois aspects qui furent au centre de mes travaux. Plus particulièrement, ma thèse porte sur (i) la compréhension des mécanismes de correction des défauts de glycosylation observés dans les cellules déficientes en TMEM165 et induits par le Mn²⁺ et (ii) les liens potentiels entre différents acteurs essentiels au maintien de l’homéostasie ionique de la voie de sécrétion que sont les pompes calciques (Ca²⁺) réticulaires SERCA2, TMEM165 et SPCA1, seule pompe ATPasique de l’appareil de Golgi connue à ce jour pour importer à la fois des ions Ca²⁺ et Mn²⁺. A travers l’utilisation de lignées cellulaires humaines génétiquement invalidées pour TMEM165 ou ATP2C1 et de levures déficientes en Gdt1p et/ou Pmr1p, notre étude a conduit à l’élaboration de différents concepts reliant intimement ces protéines. D’une part, nous avons démontré que l’activité des pompes SERCA était cruciale au maintien des réactions de glycosylation golgiennes en absence de TMEM165 par leur contribution dans le pompage et la redistribution des ions Mn²⁺ depuis le cytosol vers l’appareil de Golgi. D’autre part, TMEM165 est indispensable au maintien des réactions de glycosylation golgiennes en absence de SPCA1 et lorsque SERCA2 est inhibée par des agents pharmacologiques. Parallèlement, nos travaux ont mis en évidence que l’expression et la stabilité des protéines TMEM165, chez l’homme et Gdt1p, chez la levure étaient directement liées aux capacités de SPCA1 et Pmr1p à importer des ions Mn²⁺ dans l’appareil de Golgi. Bien que des différences s’observent entre l’homme et la levure Saccharomyces cerevisiae, l’ensemble de mes travaux illustre l’importance de l’homéostasie ionique de l’appareil de Golgi dans le maintien du processus de glycosylation golgien.