Dialogue entre SEPT9_i1 et polyglutamylation de la tubuline : coopération dans la chimiorésistance aux taxanes et dans la localisation microtubulaire des filaments de septines

par Benjamin Targa

Thèse de doctorat en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Christian Poüs.

Le président du jury était Clara Nahmias.

Le jury était composé de Christian Poüs, Clara Nahmias, Anita Baillet, Simonetta Piatti.

Les rapporteurs étaient Stéphane Honoré, Antoine Guichet.


  • Résumé

    L’émergence de phénomènes de résistance au paclitaxel (Taxol®), un agent stabilisateur de microtubules (MTs), est un obstacle majeur au succès de cette molécule dans les chimiothérapies anticancéreuses et limite son utilisation. Au laboratoire, un nouveau mécanisme de résistance au Taxol® a été mis en évidence dans les cellules tumorales mammaires MDA-MB 231. Il est basé sur une restauration de la dynamique microtubulaire et implique i) deux modifications post-traductionnelles de la tubuline (MPTs), la détyrosination/retyrosination et la polyglutamylation et ii) la surexpression et la relocalisation du cytosquelette d’actine sur les MTs de plusieurs septines, des GTPases filamenteuses impliquées dans la cytocinèse et la compartimentation membranaire. Plus précisément, une boucle fonctionnelle entre le recrutement des septines et la polyglutamylation des MTs a été démontrée : la polyglutamylation de la tubuline stimule le recrutement des septines sur les MTs et les septines jouent un rôle de protéine d’échafaudage pour les enzymes responsables de la polyglutamylation, favorisant l’élongation des chaines latérales de glutamate. Toutes ces modifications résultent en un recrutement accru sur les MTs de deux +TIPs, la kinésine dépolymérisante MCAK et le facteur de sauvetage CLIP-170, permettant ainsi de maintenir une dynamique microtubulaire malgré la présence du paclitaxel.De plus, l’étude de la contribution relative de chacun de ces acteurs dans ce mécanisme de chimiorésistance a permis de montrer que la stimulation de la polyglutamylation associée à la surexpression d’un ensemble de septines incluant la SEPT9_i1 est indispensable et suffisante pour induire une relocalisation des septines des microfilaments d’actine vers les MTs, une augmentation de la liaison de CLIP-170 et de MCAK aux MTs et une résistance au paclitaxel, non seulement dans les MDA-MB 231 mais aussi dans un certain nombre de lignées cellulaires sensibles (RPE-1, HeLa et CHO). L’analyse de ce phénomène a par ailleurs permis de montrer qu’à l’état basal, dans des cellules chimiosensibles, les MTs jouent un rôle essentiel dans l’organisation subcellulaire des filaments de septines sur l’actine, qu’un transport dépendant de la kinésine-1 était impliqué.

  • Titre traduit

    Septins, polyglutamylated tubulin and resistance to Taxol


  • Résumé

    Acquired resistance to the microtubule (MT)-stabilizing agent paclitaxel (Taxol®) is a major obstacle for successful chemotherapy and limits its use as an anticancer drug. We evidenced a new mechanism of Taxol® resistance acquired by MDA-MB 231 breast cancer cells which is based on the restoration of MTs dynamics and involves i) two tubulin post-translational modifications (PTMs); detyrosination/retyrosination and polyglutamylation, and ii) overexpression and relocalization from the actin microfilaments to the MT network of several septins, a family of filamentous GTPases implicated in cytokinesis and membrane compartmentalization. More precisely, a functional loop between septin recruitment to MTs and tubulin polyglutamylation has been uncovered: tubulin polyglutamylation stimulates septin association with MTs, and septins act as scaffold proteins for tubulin polyglutamylation enzymes, thus promoting the elongation of lateral polyglutamate chains. Altogether, these modifications enhance the recruitment to MTs of two +TIPs, the MT-depolymerizing kinesin MCAK and the rescue factor CLIP-170, which would in turn compensate for paclitaxel-mediated inhibition of MT dynamics.Studying the relative contribution of each of these actors in this new chemoresistance mechanism further showed that stimulation of tubulin polyglutamylation together with the overexpression of a panel of septins that comprised the SEPT9_i1 isoform were necessary and sufficient to relocate septin filaments from actin microfilaments to MTs, to increase the binding of CLIP-170 and MCAK to MTs and to induce Taxol®-resistance, not only in MDA-MB 231but also in several other Taxol®-sensitive cell lines (RPE-1, HeLa and CHO). The analysis of this phenomenon also showed that, in Taxol®-sensitive cells, MTs play an essential role in the assembly and subcellular localization of septin filaments to actin microfilaments, and that a kinesin1-dependent transport is involved.


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