Mitochondrial quality control : roles of autophagy, mitophagy and the proteasome

par Pierre Vigié

Thèse de doctorat en Biochimie

Sous la direction de Nadine Camougrand.

Soutenue le 14-11-2018

à Bordeaux , dans le cadre de Sciences de la Vie et de la Santé , en partenariat avec Institut de biochimie et génétique cellulaires (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Moreau.

Le jury était composé de Daniel J. Klionsky.

Les rapporteurs étaient Svetlana Dokudovskaya, Sophie Pattingre.

  • Titre traduit

    Contrôle qualité des mitochondries : rôles de l’autophagie, de la mitophagie et du protéasome


  • Résumé

    La mitophagie, la dégradation sélective des mitochondries par autophagie, est impliquée dans l’élimination des mitochondries endommagées ou superflues et requiert des régulateurs et protéines spécifiques. Chez la levure, Atg32, localisée dans la membrane externe mitochondriale, interagit avec Atg8, et permet le recrutement des mitochondries et leur séquestration à l’intérieur des autophagosomes. Atg8 est conjuguée à de la phosphatidyléthanolamine et est ainsi ancrée aux membranes du phagophore et des autophagosomes. Chez la levure, plusieurs voies de synthèse de PE existent mais leur contribution dans l’autophagie et la mitophagie est inconnue. Dans le premier chapitre, nous avons étudié la contribution des différentes enzymes de synthèse de PE, dans l’induction de l’autophagie et la mitophagie et nous avons démontré que Psd1, la phosphatidylsérine décarboxylase mitochondriale, est impliquée dans la mitophagie seulement en condition de carence azotée alors que Psd2, localisée dans les membranes vacuolaires, endosomales et de l’appareil de Golgi, est nécessaire en phase stationnaire de croissance. Dans le second chapitre, la relation entre Atg32, la mitophagie et le protéasome a été étudiée. Nous avons démontré que l’activité du promoteur d’ATG32 et la quantité de protéine Atg32 exprimée sont inversement régulées. En phase stationnaire de croissance, l’inhibition du protéasome empêche la diminution de l’expression d’Atg32 et la mitophagie est stimulée. Nos données montrent ainsi que la quantité d’Atg32 est reliée à l’activité du protéasome et que cette protéine pourrait être ubiquitinylée. Dans le troisième chapitre, nous nous sommes intéressés au rôle potentiel de Dep1, un composant du complexe nucléaire Rpd3 d’histones déacétylases, dans la mitophagie. Dans nos conditions, Dep1 semble être mitochondriale et elle est impliquée dans la régulation de la mitophagie. BRMS1L (Breast Cancer Metastasis suppressor 1-like) est l’homologue de Dep1 chez les mammifères. Cette protéine possède un rôle anti-métastatique dans des lignées de cancer du sein. Nous avons trouvé que l’expression de BRMS1L augmente en présence de stimuli pro-mitophagie.


  • Résumé

    Mitophagy, the selective degradation of mitochondria by autophagy, is implicated in the clearance of superfluous or damaged mitochondria and requires specific proteins and regulators. In yeast, Atg32, an outer mitochondrial membrane protein, interacts with Atg8, promoting mitochondria recruitment to the phagophore and their sequestration within autophagosomes. Atg8 is anchored to the phagophore and autophagosome membranes thanks to phosphatidylethanolamine (PE). In yeast, several PE synthesis pathways have been characterized, but their contribution to autophagy and mitophagy is unknown. In the first chapter, we investigated the contribution of the different enzymes responsible for PE synthesis in autophagy and mitophagy and we demonstrated that Psd1, the mitochondrial phosphatidylserine decarboxylase, is involved in mitophagy induction only in nitrogen starvation, whereas Psd2, located in vacuole/Golgi apparatus/endosome membranes, is required preferentially for mitophagy induction in stationary phase of growth. In the second chapter, we were interested in the relationship between Atg32, mitophagy and the proteasome. We demonstrated that ATG32 promoter activity and protein expression are inversely regulated. During stationary phase of growth, proteasome inhibition abolishes the decrease in Atg32 expression and mitophagy is enhanced. Our data indicate that Atg32 protein is regulated by the proteasome activity and could be ubiquitinated. In the third chapter, we investigated the involvement of Dep1, a member of the nuclear Rpd3L histone deacetylase complex, in mitophagy. In our conditions, Dep1 seems to be located in mitochondria and is a novel effector of mitophagy both in nitrogen starvation and stationary phase of growth. BRMS1L (Breast Cancer Metastasis suppressor 1-like) is the mammalian homolog of Dep1 and has been described in breast cancer metastasis suppression. We found that BRMS1L protein expression increases upon pro-mitophagy stimuli.


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