Mortalin plays a protective role in cell survival through the regulation of the PERK/eIF2α/ATF4 pathway during mouse embryonic development

par Aude Frisdal

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire et Développement

Sous la direction de Paul A. Trainor.

Le jury était composé de Sophie Bel-Vialar, Stefan Nonchev, Frédéric Relaix, Hervé Kempf.

  • Titre traduit

    Etude de Mortalin dans la régulation de la voie de signalisation PERK/eIF2α/ATF4 au cours du développement embryonnaire de la souris


  • Résumé

    Le développement cranio-facial est un processus complexe qui implique interactions tissulaires et différenciations cellulaires. La façon dont ces processus sont coordonnés lors de l'embryogenèse reste évasive. Perturber ce développement coordonné provoque un large éventail de malformations. Afin de trouver de nouveaux gènes impliqués dans le développement de la tête, un criblage phénotypique a été réalisé par mutagenèse. L'une des lignées de souris obtenues montre des malformations au niveau des arches pharyngées (AP), qui sont les précurseurs de la tête. Ces mutants meurent à mi gestation, due à des problèmes vasculaires. La mutation ponctuelle générée a été localisé dans le gène Mortalin. Mon travail de thèse vise à comprendre comment Mortalin contrôle le développement embryonnaire. Mortalin est exprimée de manière ubiquitaire, puis son expression augmente au niveau des AP, dans les tissus musculaires et nerveux. Pour déterminer les mécanismes moléculaires affectées chez ce mutant, un profil d'expression génique a révélé l'induction de gènes impliqués dans la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE), appelée UPR, dont le rôle est de rétablir l'homéostasie du RE. Mortalin est impliqué dans le contrôle de l'UPR en interagissant avec BiP, un régulateur direct de cette voie. L'activation soutenue de l'UPR entraîne l'apoptose, ce que nous observons chez nos mutants. De plus, l'analyse du cycle cellulaire indique que la phase S est plus longue chez le mutant, suggérant que Mortalin régule le cycle cellulaire. Ainsi, l'ensemble des données suggère que Mortalin est nécessaire pour la survie des cellules au cours du développement.


  • Résumé

    The development of the head is a complex process that involves tissue interaction and cellular differentiation. Precisely how these processes are coordinated during embryogenesis remains elusive. Disruption of this coordinated development causes a wide range of malformations. In order to find new genes involved in the development of the head, a phenotype-driven ENU screen was performed. One of the mouse lines generated exhibits small pharyngeal arches (PAs), which are the main precursors of the head. Mutant embryos die around mid-gestation, most likely as a result of defective vasculature. We mapped the ENU-mediated point mutation within Mortalin. My thesis work aims to understand how Mortalin controls embryonic development. Mortalin is ubiquitously expressed before mid-gestation. Then its expression increases in the PAs and cranial ganglia. In older embryos, mortalin is expressed in muscle and nervous tissue. To determine which molecular mechanisms are affected in the mutant, gene expression profil revealed the induction of genes involved in the response to endoplasmic reticulum (ER) stress, called UPR. The role of the UPR is to restore homeostasis in the ER. I found that Mortalin regulates the UPR by interacting with BiP, a direct regulator of this pathway. Sustained activation of UPR leads to apoptosis, which is observed in our mutant. Cell cycle has been analyzed to investigate the cause of the reduced embryonic size in our mutant. The length of the S phase was found longer in the mutant, indicating that Mortalin also regulates cell cycle. All together, these data suggest that Mortalin is required for cell survival during development, in part by controlling the UPR.

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