Rôle d'HDAC6 et de VCP dans la réponse au stress thermique. Implications dans l'IBMPFD

par Lydia Pernet

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Claire Vourc'h.

Soutenue le 10-04-2014

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut Albert Bonniot (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Stefan Nonchev.

Le jury était composé de Saadi Khochbin, Carole Kretz.

Les rapporteurs étaient Valérie Lallemand-Mezger, Patrick Vicart.


  • Résumé

    Lors d'un stress, les cellules activent un mécanisme de défense appelé “la réponse au stress”. Ce mécanisme empêche notamment l'accumulation de protéines mal enroulées grâce à la synthèse des protéines du choc thermique, les HSPs (Heat Shock Proteins),via l'activation du facteur de transcription HSF1 (Heat Shock Factor 1). Les HSPs empêchent l'agrégation des protéines et aident au repliement protéique. Deux partenaires associés à HSF1 ont récemment été identifiés : le chaperon moléculaire VCP (Valosin Containing Protein) et l'histone déacétylase 6 (HDAC6). Notre projet était d'étudier les rôles d'HDAC6 et de VCP dans la réponse au stress thermique. Nous avons mis en évidence un rôle prépondérant du domaine de fixation à l'ubiquitine d'HDAC6 dans la régulation de la durée d'activation d'HSF1 suite à un choc thermique. Lorsque HDAC6 ne peut pas se fixer à l'ubiquitine, VCP favorise une inactivation rapide de HSF1 empêchant la transcription du chaperon HSP25. Ces travaux montrent également que la réponse activée suite à un stress dépend de la nature de celui-ci. En effet, nous avons montré que les mécanismes activés dans la réponse au stress suite à un choc thermique sont différents de ceux activés suite à une inhibition du protéasome. La myopathie à corps d'inclusion associée à la maladie osseuse de Paget et à une démence fronto-temporale, appelée IBMPFD, Inclusion Body Myopathy associated with Paget disease of the bone and Frontotemporal Dementia, est une maladie autosomale dominante rare. La myopathie est la caractéristique clinique la plus commune parmi celles qui sont causées par des mutations de VCP. La perturbation de la fonction de VCP entraîne l'accumulation de protéines poly-ubiquitinées et la formation de corps d'inclusion en partie responsables de la pathogenèse de l'IBMPFD. Nous avons montré que l'activation de la réponse au stress via un choc thermique dans des cellules murines déficientes en VCP mimant le phénotype de l'IBMPFD, entraîne une diminution du taux de cellules ayant des agrégats de protéines poly-ubiquitinées. Nos résultats préliminaires montrent que HSF1 ne serait pas à l'origine de cette diminution des agrégats au contraire de HSP90 et HDAC6 qui interviendraient suite à l'activation de la réponse au stress. Cette stratégie est actuellement en cours de test sur des modèles murins.

  • Titre traduit

    Role of HDAC6 and VCP in the regulation of the stress response.Implication in IBMPFD myopathy


  • Résumé

    Under stress, cells activate a defense mechanism named “cellular stress response”. This mechanism prevents especially unfolded proteins accumulation thanks to Heat Shock Proteins (HSPs) synthesis through the activation of Heat Shock Factor 1 (HSF1) transcription factor. HSPs prevent aggregation and help protein refolding. Two partners associated to HSF1, have recently been identified: the molecular chaperone, VCP (Valosin Containing Protein) and the Histone DeACetylase 6 (HDAC6). Our project was to characterize the roles of HDAC6 and VCP in the Heat Shock Response (HSR). We have highlighted a preponderant role for the HDAC6 ubiquitin binding domain in the HSF1 activation time regulation after a heat shock. When HDAC6 can't bind ubiquitin, VCP promotes a rapid HSF1 inactivation preventing HSP25 chaperone transcription. This work also emphasizes a stimulus-dependent stress response. Indeed, we showed that mechanisms activated during the stress response following a heat shock differ from those activated after a proteasome inhibition. Inclusion Body Myopathy, Paget disease of the bone, and Frontotemporal Dementia (IBMPFD) is a rare autosomal dominant disorder. Myopathy is the most common clinical feature of IBMPFD. It is caused by mutations of VCP. Alteration of VCP function leads to the accumulation of poly-ubiquitinated proteins and to the formation of inclusion bodies thought to be responsible, at least in part, for the pathogenesis of IBMPFD. We have shown that activation of the heat shock stress response in mouse cells VCP deficient mimicking IBMPFD phenotype, results in the decrease of cells with ubiquitinated protein aggregates. Our preliminary results show that HSF1 is not responsible for this decrease unlike HSP90 and HDAC6 that seems to intervene following the stress response activation. This strategy is currently tested on mouse models.

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