Nerve Growth Factor Signaling from Membrane Microdomain to Nucleus : Differential Regulation by Caveolins

par Lingli Yu

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Chonggang Yuan et de Brian B. Rudkin.

Le président du jury était Luo Zhenge.

Le jury était composé de Chonggang Yuan, Brian B. Rudkin, Luo Zhenge, Richard H. Finnell, Lan Bao, Nelly Kieffer.

Les rapporteurs étaient Luo Zhenge, Richard H. Finnell.

  • Titre traduit

    La signalisation du "Nerve Growth Factor" à partir de microdomaines membranaires jusqu'au noyau : Régulation différentiel par les Cavéolines


  • Résumé

    Le NGF est reconnu, et le signal qu’il véhicule est donc médié, par deux récepteurs membranaires : p75NTR et TrkA. Il a été démontré qu’au niveau de la membrane, p75NTR et TrkA sont localisées dans les radeaux membranaires, des microdomaines caractérisés par la présence de protéines cavéolines (Cav-1 et/ou Cav-2). Dans le présent travail, nous avons constaté que la surexpression de Cav-1 dans les neurones des ganglions de la racine dorsale diminue l’extension des neurites. De la même manière, la surexpression de Cav-1 dans les cellules PC12 inhibe les réponses cellulaires déclenchées par l’exposition au NGF. L’activation des effecteurs situés en aval de TrkA n’est pas inhibée. L’expression de Cav-1 provoque une inhibition de la sortie du récepteur des radeaux accompagné par la rétention au niveau de la surface cellulaire, des effecteurs situés en aval incluant Rsk2 phosphorylé. Dans le même temps, la présence de formes phosphorylées de CREB n’est plus détectable. En revanche, la surexpression de Cav-2 potentialise la différenciation des cellules induite par le NGF, ce qui est associé à une activation prolongée des effecteurs situés en aval et à une internalisation des récepteurs. Ces différents effets pourraient être dû à la localisation des cavéolines, qui résulte en une perturbation du microenvironnement des cellules et donc de la signalisation du NGF. En outre, l’expression d’une Cav-1 mutée sur la sérine 80 (S80V) dans des cellules PC12, ne gêne ni le trafic ni la signalisation de TrkA. Au contraire elles se comportent de façon semblable à des cellules Cav-2. Ces études soulignent également le rôle potentiel de Cav-1 et ses mutations dans des cancers NGF-dépendantes.


  • Résumé

    At the plasma membrane, both NGF receptors have been shown to localized to lipid rafts, specific subdomains that are enriched in cholesterol, sphingolipids and the presence of caveolin proteins (Cav1 and/or Cav2). The focus of this work is on this membrane microenvironment mediated modulation of NGF signaling which via two receptors: p75NTR and TrkA. In the present work we found that overexpression of Cav-1 in mouse dorsal root ganglia neurons significantly impacted neurite extension. Similarly, overexpression of Cav-1 in PC12 cells strongly inhibits their ability to grow neurites in response to NGF. It inhibits NGF signaling without, impairing transient MAPK pathway activation. Rather, it does so by sequestering NGF receptors in lipid rafts, which correlates with the cell surface localization of downstream effectors, and phosphorylated-Rsk2, resulting in the prevention of the phosphorylation of CREB. By contrast, overexpression of Cav-2 potentiates NGF induced differentiation, which is accompanied by sustained activation of downstream effectors, and standard internalization of the receptors. This differential effect could be due to the different localization of Caveolins, that modifies the microenvironment, thereby affecting NGF signaling. Furthermore, PC12 cells expressing the non-phosphorylatable Cav-1 mutant (S80V), neither TrkA trafficking or CREB phosphorylation are inhibited and the response resembles that observed in Cav-2 expressing PC12 cells. These studies underline the interplay between caveolins and NGF signalling, offering insight into the potential impact of Caveolin-1 and mutations thereof in certain cancers where NGF signaling is involved.


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