Relations structure-fonction de la dynamine mitochondriale Msp1 : étude de ses relations avec la membrane interne et de ses activités biochimiques

par Alan Diot

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Laurent Emorine.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Structure/functions relationship of the mitochondrial dynamin Msp1 : studies of its relations with the inner membrane and of its biochemical properties


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    La dynamique mitochondriale est définie comme un équilibre entre des forces antagonistes de fusion et de fission des membranes qui modulent la morphologie des mitochondries et jouent un rôle majeur dans la régulation des fonctions de l'organelle. Notre équipe a identifié l'un des acteurs de cette dynamique, une GTPase de la famille des dynamines appelée Msp1 chez la levure S. Pombe et OPA1 chez l'homme. Le dysfonctionnement d'OPA1 est responsable de l'atrophie optique dominante de type 1. Cette dynamine agit sur la fusion des mitochondries, la structure des crêtes et le maintien de l'ADN mitochondrial (ADNmt). Elle module aussi la respiration et la synthèse d'ATP, avec des conséquences sur la viabilité cellulaire et sur l'apoptose chez les eucaryotes supérieurs. Au vue de cette pléiotropie, notre hypothèse est que la dynamine OPA1/Msp1 intervient dans l'organisation de la membrane interne des mitochondries. Mon travail de thèse a été initié pour définir les activités biochimiques de Msp1 à l'origine de ses effets biologiques, et les bases structurales sous-jacentes. Le rôle de deux domaines hydrophobes (TM1 et TM2) dans l'association aux membranes et les fonctions de Msp1 a été analysé in vivo dans la levure S. Pombe. Les propriétés biochimiques de Msp1 dans l'organisation des membranes ont été étudiées in vitro après purification et reconstitution dans des liposomes de composition phospholipidique similaire à celle de la membrane interne. Nos études in vivo ont montré que TM1 et TM2, et un troisième site d'interaction membranaire (SIM3), ont des rôles distincts dans l'association de Msp1 aux membranes, et dans la fusion des mitochondries et le maintien de l'ADNmt. Nous suggérons que l'organisation locale de la membrane interne est modulée par les proportions relatives des sites (TM1 + TM2) / SIM3, reflet du rapport entre une forme longue, l-Msp1, et une forme courte, s-Msp1, qui co-existent naturellement chez la levure et diffèrent par la présence de TM1 et TM2 dans l-Msp1 uniquement, SIM3 étant commun aux deux isoformes. Dans notre système in vitro, l'association de l-Msp1 et s-Msp1 aux liposomes et leur topologie reproduisent la situation observée dans les mitochondries. Nous avons montré que s-Msp1 a une activité GTPase caractéristique des dynamines avec une faible affinité apparente pour le GTP et une forte activité catalytique et qu'un motif coiled-coil C-terminal est nécessaire au développement de cette activité. Grâce à ce système, nous mettons en évidence pour la première fois que Msp1 favorise l'hémifusion des liposomes et a donc un rôle direct dans la fusion membranaire. L'hémifusion est induite par les deux isoformes l Msp1 et s-Msp1 et est indépendante de l'activité GTPase et de l'oligomérisation de la dynamine. SIM3, qui est commun à l-Msp1 et s-Msp1, pourrait donc contenir les éléments structuraux requis pour l'hémifusion. L'ensemble de ce travail nous permet de proposer un modèle dans lequel Msp1 agirait comme organisateur de la membrane et comme commutateur moléculaire. A chacun de ses sites d'action, la dynamine entrerait dans des complexes multi-protéiques distincts dont la composition dépendrait des proportions relatives de chacune des isoformes, donc du rapport (TM1+TM2) / SIM3. La modification de ce rapport par l'hydrolyse du GTP modulerait l'organisation locale de la membrane et donc la composition et l'activité de ces complexes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (151 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 125-139

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0087
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 8625
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