Investigating the role of Plk4 in vivo

par Davide Gambarotto

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire

Sous la direction de Renata Basto.

Soutenue le 30-09-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) .

Le jury était composé de Cayetano González, Marie Delattre, Olivier Gavet, Julien Dumont, Michel Bornens.

  • Titre traduit

    Explorer le rôle de Plk4 in vivo


  • Résumé

    Les centrosomes sont les principaux centres organisateurs des microtubules dans les cellules animales, impliqués dans la division, la motilité, la polarité cellulaire. Ils participent à l'élaboration du fuseau mitotique, qui permet la séparation des chromosomes dans les cellules filles. Dans les neuroblastes de drosophile en interphase, un des deux centrosomes maintient son activité et sa position apicale dans la cellule, alors que l'autre est inactivé et se déplace vers le pôle basal. La duplication des centrioles est initiée par la kinase Plk4 une seule fois par cycle cellulaire. Toute dérégulation des niveaux de Plk4 conduit à un défaut du nombre de centrosomes, à l'origine de pathologies comme le cancer et la microcéphalie. Pendant ma thèse, j'ai étudié les rôles et régulations de Plk4 in vivo dans les neuroblastes de drosophile. J'ai montré un nouveau rôle de Plk4 dans l'établissement de l'asymétrie des centrosomes durant l'interphase. Plk4 favorise un comportement basal des centrosomes en inhibant la nucléation des microtubules et l'ancrage au pôle apical. Plk4 régule négativement la localisation du co-activateur de l'APC/C, Fizzy-related, que j'ai identifié comme un régulateur positif de l'activation du centrosome. APC/C est une E3 ubiquitine-ligase, qui cible les protéines régulant le cycle cellulaire vers la dégradation. J'ai montré que Plk4 interagit avec ce complexe in vivo. Des mutations du motif de liaison à l'APC/C conduisent à la stabilisation de Plk4 et à une dérégulation de son accumulation au centrosome au début de l'interphase. Mon étude a donc démontré que dans les neuroblastes Plk4 coordonne la duplication des centrioles et le cycle des centrosomes.


  • Résumé

    The centrosome is the main microtubule-organizing centre of animal cells with important roles in cell division, motility and polarity. In cycling cells, upon duplication, two centrosomes form the mitotic spindle, the apparatus that physically segregates the chromosomes into the daughter cells. In Drosophila neural stem cells of the larval brain, called neuroblasts, during interphase, one centrosome stays active and static at the apical side of the cell, while the other one is inactive and moves toward the basal side of the cell. Centriole duplication, which occurs only once per cell cycle, is initiated by the Polo-like kinase 4 (Plk4). Deregulation of Plk4 levels leads to alteration in centrosome number, a defect that can cause diseases such as cancer and microcephaly. During my PhD I studied the role/s and regulation of Plk4 in vivo in Drosophila neuroblasts. I found that Plk4 plays an important role in establishing centrosome asymmetry during interphase. Plk4 promotes centrosome basal-like behaviour, through inhibition of MT nucleation and centrosome apical anchorage. Plk4 negatively regulates the centrosomal localization of the APC/C co-activator Fizzy-related (Fzr) that I identified as a positive regulator of centrosome activation. The APC/C complex is an E3 ubiquitin-ligase that targets cell-cycle-related proteins to degradation. I showed that APC/C and Plk4 interact in vivo. Mutations in the APC/C binding motif lead to stabilization of Plk4 that presents unscheduled accumulation at the centrosome in early interphase neuroblasts.In conclusion, my study demonstrates that in neuroblasts, the kinase Plk4 couples centriole duplication and centrosome cycles.

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