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Fabre, Bertrand. Analyse de la diversité structurale des complexes de protéasome humain par approches protéomiques quantitatives

Fabre, Bertrand (2013). Analyse de la diversité structurale des complexes de protéasome humain par approches protéomiques quantitatives.

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Résumé en francais

La plupart des fonctions cellulaires essentielles nécessitent l'action coordonnée d'un nombre important de protéines qui sont associées en complexes multi-protéiques, ces derniers étant souvent hautement dynamiques à la fois dans le temps, dans l'espace, et en abondance. Le protéasome, complexe multiprotéique ubiquitaire et présent dans tous les compartiments cellulaires, est indispensable à la survie des cellules eucaryotes car il est responsable de la dégradation de protéines modifiées et non fonctionnelles, ou de protéines impliquées dans la régulation de nombreux processus cellulaires clés. Le protéasome présente donc une grande diversité fonctionnelle, mais également structurale. Il est en effet constitué par l'association dynamique de plusieurs sous complexes, un cœur catalytique appelé protéasome 20S présent dans tous les complexes de protéasome, et quatre types de régulateurs, 19S, PA28a/ß, PA28?, et PA200. Le protéasome 20S existe lui-même sous 4 formes principales, selon l'intégration contrôlée des sous-unités catalytiques standards (ß1, ß2 et ß5), ou immunologiques (ß1i, ß2i et ß5i), et peut être présent sous forme libre dans la cellule ou en association avec un ou deux complexes régulateurs, identiques ou différents. Le niveau de connaissance de la stœchiométrie de ces complexes, de leur répartition cellulaire, de leur dynamique, et de leur rôle fonctionnel spécifique est aujourd'hui très limité. L'objectif de ce travail de thèse a été de développer des approches utilisant les techniques les plus récentes d'analyses protéomiques quantitatives basées sur la spectrométrie de masse pour étudier la diversité structurale des complexes de protéasomes. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la répartition des complexes de protéasome dans des cellules de leucémie aigüe myéloïde (U937 et KG1a). Pour cela, nous avons optimisé un protocole de fractionnement subcellulaire de cellule réticulées au formaldéhyde, un agent chimique qui va permettre de stabiliser les interactions protéine-protéine, associé à une technique de purification de l'ensemble des complexes de protéasome endogène et à une analyse par protéomique quantitative. Nos résultats ont montré qu'au niveau subcellulaire, le protéasome est régulé via des changements d'interaction avec ses régulateurs plutôt que via des variations de la stœchiométrie en sous unités-catalytiques. Dans un second temps, nous avons cherché à déterminer l'ensemble des protéines partenaires du protéasome dans les différents compartiments des cellules U937, pour accéder à ses fonctions subcellulaires principales. Nous avons montré que le protéasome est plutôt impliqué dans les voies de signalisation intracellulaire dans le cytosol alors qu'il est plutôt associé au contrôle qualité des protéines dans le réticulum endoplasmique. Dans le noyau, le protéasome semble avoir un rôle dans la transcription et la réparation de l'ADN endommagé. Ces résultats mettent en lumière des fonctions spécialisées du protéasome dans chaque compartiment cellulaire. Dans une troisième partie, nous avons étendu l'étude des complexes de protéasome à 8 lignées cellulaires d'origines différentes et avons pu montrer que les compositions en sous-unités catalytiques et en régulateurs étaient très variables en fonction du type cellulaire. Nous avons également développé une méthode d'étude de profil d'abondance protéique qui nous a permis de mettre en évidence des associations spécifiques et tout à fait originales de certains sous-complexes de protéasome, avec des régulateurs particuliers. L'une d'entre elles, l'interaction préférentielle entre l'immunoprotéasome et le régulateur PA28aß a pu être confirmée par d'autres approches biochimiques. Nos travaux, basés sur le développement d'outils biochimiques et de stratégies de protéomique quantitative innovants, ont donc permis de mieux comprendre la diversité, la stœchiométrie, et la dynamique des complexes de protéasome. Les méthodes développées pourront être appliquées à l'étude d'autres complexes protéiques d'intérêt.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bousquet-Dubouch, Marie-Pierre
Schiltz, Odile
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), UMR 5089
Mots-clés libres :Protéasome - Spectrométrie de masse - Interactome - Protéomique quantitative
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :13 Oct 2016 10:11