Cross-talk between ral and rac pathways in the control of cell migration

par Amel Sadou

Thèse de doctorat en Génétique et biologie cellulaire des cancers

Sous la direction de Jacques Camonis et de Giorgio Scita.

Le président du jury était Marc le Maire.

Le jury était composé de Marc le Maire, Stéphane Gasman, Guido Serini, Bruno Goud, Andrea Graziani.

Les rapporteurs étaient Stéphane Gasman, Guido Serini.

  • Titre traduit

    Connexions entre les voies ral et rac dans le contrôle de la migration cellulaire


  • Résumé

    Le mode de coordination parmi les différentes molécules qui régulent la migration reste très peu connu. Ce travail traite de deux voies de transduction régulant la migration: la voie Rac1/WRC (Wave Regulatory Complex) qui contrôle la formation du réseau d’actine au front des cellules migrantes, et la voie RalB/exocyst, dont les mécanismes moléculaires de son implication dans la motilité cellulaire étaient inconnus au début de cette thèse. Rac1 et RalB sont des petites protéines G des familles Rho et Ras, respectivement. Les complexes WRC et exocyst sont leurs effecteurs directs.Au cours de la recherche de connexions entre l’exocyst et des régulateurs de la migration, nous avons trouvé que deux sous-unités de l’exocyst, Exo70 et Sec6, interagissent directement in vitro avec Abi et Cyfip, respectivement, deux sous unités du WRC. De plus, nous avons trouvé que les sous-unités de l’exocyst peuvent interagir in vitro avec le WRC entier. Nous avons également montré que ces deux complexes s’associent in vivo. Sur le plan fonctionnel, l’exocyst est requis pour le positionnement du complexe WRC au front des cellules migrantes. D’autre part, nous avons également trouvé que deux autres sous- unités de l’exocyst Sec8 et Exo84, interagissent avec SH3BP1 (une RhoGAP) en double hybride et en co-immunoprécipitation. SH3BP1 se localise au front des cellules migrantes, et cette localisation dépend de l’exocyst. De façon intéressante, in vivo, la voie RalB/exocyst/SH3BP1 cible spécifiquement Rac1, et non Cdc42. Grâce à plusieurs approches, nous concluons que SH3BP1 est requis pour inactiver Rac1 au front. Dans notre modèle nous proposons que RalB/exocyst règulerait la migration cellulaire en véhiculant au front de migration deux éléments majeurs de la signalisation de Rac1 : son complexe effecteur WRC, qui stimule la nucléation de filaments d’actine et son régulateur négatif SH3BP1, une GAP qui promeut l’inactivation et le cycle GDP/GTP de Rac1. En conclusion, ce travail fournit de nouvelles connexions moléculaires et fonctionnelles entre l’exocytose polarisée et la dynamique de l’actine au cours de la motilité cellulaire.


  • Résumé

    Very little is known about the coordination and the integration among the different regulators of the motility process. This work deals with two migration-regulatory pathways: the Rac1/WRC (Wave Regulatory Complex) pathway that drives the formation of the actin polymerization network at the front of motile cells; and RalB/exocyst pathway for which the molecular mechanisms underlying its implication in cell motility were still largely unknown at the beginning of this thesis. Rac1 and RalB are small GTPases of the Rho and Ras family, respectively. WRC and exocyst complexes are their direct effectors.In searching for connections between the exocyst and migration regulators, we found that two subunits of the exocyst, Exo70 and Sec6, interact directly in vitro with two subunits of the WRC, Abi and Cyfip, respectively. Moreover, we found that exocyst subunits can interact in vitro with the whole fully-assembled WRC complex. We also showed that these two complexes associate in vivo. Functionally, the exocyst was required for WRC complex positioning at the front of migrating cells.On the other hand, we also found that two other subunits of the exocyst, Sec8 and Exo84, interact with SH3BP1 (a RhoGAP protein) by two-hybrid assay and by co-immunoprecipitation. SH3BP1 localizes at the leading edge and this localization is dependent on the exocyst. Interestingly, in vivo, the RalB/exocyst/SH3BP1 pathway specifically targets Rac1, and not Cdc42. By a combination of approaches we concluded that SH3BP1 is required to inactivate Rac1 at the front.In our model we propose that RalB/exocyst regulates cell migration by driving to the leading edge two key signaling elements of the Rac1 pathway: its effector WRC, that stimulates actin filament nucleation, and its negative regulator SH3BP1, a GAP promoting Rac1 inactivation and GDP/GTP cycling. In conclusion, this work provides novel molecular and functional links between polarized exocytosis and actin dynamics during cell motility.


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