Rôle des GTPases Rab dans le trafic des corps lamellaires épidermiques

par Marie Reynier

Thèse de doctorat en Physiopathologie

Sous la direction de Corinne Leprince et de Michel Simon.

Soutenue le 17-12-2015

à Toulouse 3 , dans le cadre de École Doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse) .


  • Résumé

    La couche cornée, couche la plus superficielle de l'épiderme, assure une fonction de barrière multifonctionnelle vitale pour l'organisme. Le maintien de cette barrière dépend de la fonctionnalité des cellules sous-jacentes, les kératinocytes granuleux, dernière couche de cellules vivantes de l'épiderme. Les kératinocytes granuleux contiennent dans leur cytoplasme de nombreux organites tubulo-vésiculaires sécrétoires, appelés corps lamellaires (CL). Les CL jouent un rôle majeur dans la formation et le maintien de cette barrière en déversant leur contenu (lipides, lipases, protéases, inhibiteurs de protéases, peptides antimicrobiens,...) à la transition couche cornée - couche granuleuse. Le trafic intracellulaire des CL est donc un processus déterminant dans l'homéostasie de la couche cornée. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de ce trafic ne sont pas élucidés. Précédemment, au laboratoire, une analyse systématique par spectrométrie de masse des protéines associées aux CL a permis d'identifier plusieurs GTPases de la famille Rab et certains de leurs effecteurs. Ces protéines étant des régulateurs majeurs du trafic vésiculaire dans tous les types cellulaires, elles pourraient jouer un rôle dans le routage des CL et, ainsi, dans la fonctionnalité de la barrière épidermique. L'objectif de ma thèse était d'identifier les GTPases Rab et effecteurs impliqués dans la régulation du trafic intracellulaire des CL. Dans un premier temps, j'ai mis en évidence que la GTPase Rab11a est fortement exprimée dans les kératinocytes granuleux où elle est partiellement associée aux CL. J'ai montré que la déplétion de Rab11a dans un modèle tridimensionnel d'épiderme reconstruit in vitro réalisée grâce à la technique d'interférence à l'ARN, induit une diminution de la densité et de la sécrétion des CL. L'extinction de Rab11a entraîne également une baisse du taux de céramides et de cholestérol, une désorganisation des lipides intercornéocytaires et une augmentation de la perméabilité de la couche cornée. Dans les épidermes reconstruits déplétés, les composants des CL non-sécrétés sont adressés vers une voie de dégradation lysosomale. Dans un deuxième temps, j'ai observé que la perte d'expression de Rab11a induit une anomalie de distribution du moteur moléculaire Myosine-Vb, effecteur majeur de Rab11a. J'ai donc analysé les conséquences de la déplétion de Myosine-Vb dans les épidermes reconstruits et montré qu'elle induit un phénotype comparable à celui observé lors de la déplétion de Rab11a. L'ensemble de ces résultats suggèrent fortement que le complexe bipartite Rab11a-Myosine-Vb constitue un régulateur majeur de la biogenèse des CL et ainsi, de l'homéostasie de la barrière épidermique. Mon travail de thèse est la première étape du décryptage des voies moléculaires impliquées dans la biogenèse des CL et contribue à une meilleure compréhension du rôle du trafic intracellulaire dans la constitution de la barrière épidermique. Il pourrait permettre de caractériser les mécanismes physiopathologiques associés à un défaut de trafic des CL.

  • Titre traduit

    Role of the Rab GTPases in the lamellar body trafficking in the human epidermis


  • Résumé

    The stratum corneum, the most superficial layer of the epidermis, provides a multifunctional protective barrier which is vital for the organism. The maintenance of this barrier is directly dependent on the underlying granular keratinocytes which are the last living cells in the epidermis. The granular keratinocytes contain in their cytoplasm numerous tubulovesicular secretory organelles called lamellar bodies (LB). LB play a major role in the establishment and the maintenance of the epidermal barrier by releasing their content (lipids, lipases, proteases, protease inhibitors, antimicrobial peptides,...) at the junction between the stratum corneum and the stratum granulosum. Because of LB importance in the maintenance of the stratum corneum homeostasis, the regulation of their trafficking deserves further study.Previously, in my laboratory, a proteomic characterization of LB by mass spectrometry has identified several Rab family GTPases and some of their effectors. In any cell type, from yeast to human, Rab GTPases are considered as major regulator of vesicular trafficking. Thus, I postulated that these proteins could play a role in the regulation of LB routing in the cytoplasm of granular keratinocytes. In this context, the aim of my thesis was to determine which Rab GTPases and effectors are involved in this process. In a first step, I demonstrated that Rab11a is strongly expressed in granular keratinocytes where it is associated with LB. I showed that Rab11a silencing using RNA interference technique in an in vitro tridimensional model of reconstructed human epidermis induces a decrease of LB density and secretion in granular keratinocytes. The Rab11a depletion also leads to a decrease of ceramide and cholesterol level and a disorganization of intercorneocyte lipids, generating a defective epidermal barrier. In depleted reconstructed epidermis, there is a missorting of non-secreted LB components, driven to the lysosomal degradation pathway. In a second step, I observed that Rab11a silencing affects distribution of its effector, the molecular motor Myosin-Vb. So, I analyzed the consequences of Myosin-Vb depletion in the model of reconstructed epidermis and I demonstrated that the phenotype obtained is similar that of a Rab11a depleted epidermis. Taken together, these results strongly suggest that the bipartite complex Rab11a-Myosin-Vb is able to regulate the biogenesis of LB in granular keratinocytes. Thus, this molecular complex is a crucial regulator of the epidermal barrier homeostasis. My thesis work is a first step in the deciphering of the molecular pathway involved in LB biogenesis. It is a breakthrough in the comprehension that membrane dynamic in the granular keratinocytes is a major regulator of epidermal barrier. It may contribute to a better understanding of pathophysiological mechanisms related to dysregulated LB trafficking in skin diseases.

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  • Détails : 1 vol. (195 p.)

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2015 TOU3 0227
  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque électronique.
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