La Lipocaline 2 : de son implication dans la régulation du transport endosomal de l'EGFR à la caractérisation fonctionnelle de son interactome

par Lucie Yammine

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Morgan Gallazzini.

Soutenue le 26-06-2018

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Alexandre Benmerah.

Le jury était composé de Morgan Gallazzini, Alexandre Benmerah, Laura Fouassier, Olivier Devuyst, Cédric Delevoye, Juliette Hadchouel.

Les rapporteurs étaient Laura Fouassier, Olivier Devuyst.


  • Résumé

    La maladie rénale chronique (MRC) se caractérise par des lésions rénales aboutissant à une perte fonctionnelle des néphrons. Une activation du récepteur transmembranaire Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) par le Transforming Growth Factor alpha (TGF-a) est responsable de l'hyperprolifération tubulaire observée. Dans ce contexte, il a été montré que la Lipocaline 2 (Lcn2) médie l'effet mitogène de l'EGFR mais les mécanismes intracellulaires sous-jacents sont méconnus. Lcn2 est une protéine de 25 kDa dont l'expression est induite dans différentes conditions pathologiques dont l'inflammation, le cancer et l'atteinte rénale. Mon travail de thèse s'est intéressé à comprendre les mécanismes intracellulaires par lesquels Lcn2 pouvait moduler la voie de l'EGFR. Je montre dans une lignée cellulaire rénale que Lcn2 augmente l'adressage de l'EGFR à la membrane plasmatique aussi bien en condition de repos qu'après stimulation par du TGF-a. Ceci permet de potentialiser l'activation de l'EGFR et de ses cascades de phosphorylation intracellulaires. L'absence de Lcn2 entraînant une dégradation lysosomale de l'EGFR après activation par le TGF-a. Mes travaux indiquent que Lcn2 peut se trouver dans le cytosol où elle interagit avec le domaine intracellulaire de l'EGFR au niveau des endosomes tardifs. Nous confirmons dans un modèle murin de MRC que l'invalidation du gène Lcn2 abolit le renforcement membranaire de l'EGFR observé dans des souris sauvages. De façon intéressante, j'observe une phosphorylation en Tyrosine de Lcn2 induite par l'activation de l'EGFR. Je démontre aussi que l'état de phosphorylation de Lcn2 module son interaction avec le récepteur ainsi que sa capacité à induire son recyclage membranaire. D'autre part, une étude de l'interactome de Lcn2 me permet de proposer de nouvelles pistes d'étude concernant le rôle de Lcn2. En effet, je mets en avant des partenaires potentiels de Lcn2 en dehors de la voie de sécrétion, comme des protéines du cytosquelette ou des vésicules de transport intracellulaire. Par l'étude de voies potentielles, je montre d'une part l'implication de Lcn2 dans la mise en place des adhésions focales pouvant expliquer son rôle dans la migration cellulaire. Et d'autre part je propose que l'expression de Lcn2 participe à la régulation de l'élongation du cil primaire.

  • Titre traduit

    Lipocalin 2 : role in EGFR endosomal trafficking and physiological implications of its interactome


  • Résumé

    Chronic Kidney Disease (CKD) is characterized by a functional deterioration of kidney parenchyma. Transforming Growth Factor alpha (TGF-a) dependent activation of Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) participates to CKD onset and progression. In this context, it has been previously shown that Lipocalin 2 (Lcn2) mediates EGFR mitogenic effect, but the underlying intracellular mechanisms on EGFR pathway regulation by Lcn2 are yet to be discovered. Lcn2 is a 25 kDa protein that is expressed in many pathological conditions as in inflammation, cancer or kidney damage. During my thesis I wanted to better understand the intracellular mechanisms by which Lcn2 can regulate EGFR pathway. First I establish, in an in vitro model of kidney epithelial cells, that Lcn2 enhances EGFR recycling to the plasma membrane in steady state as well as after its activation by TGF-a. This allows for an increased activation of EGFR and its downstream targets. Conversely, Lcn2 inhibition induced a lysosomal degradation of TGF-a-stimulated EGFR. In order to gain insight into the mechanisms by which Lcn2 regulates EGFR trafficking, I demonstrate that a cytosolic fraction of Lcn2 binds the intracellular domain of activated EGFR during its journey in the late endosomes. In agreement, using a murine experimental model of CKD, I confirmed EGFR abundance decrease at tubular cell membrane in Lcn2 knock-out mice. Interestingly, I demonstrate that EGFR activation by TGF-a induces Lcn2 phosphorylation on Tyrosine residues. Furthermore, I establish that Lcn2 phosphorylation enhances the interaction between EGFR and Lcn2 and that it is necessary for inducing EGFR recycling to the plasma membrane. Moreover, an interactome analysis of Lcn2 protein interaction network unraveled new pathways in which Lcn2 could be involved. Indeed, putative partners of Lcn2 identified in this analysis are components of the cytoskeletal compartment and of the vesicular transport machineries. This interactome analysis allowed me to show that Lcn2 could be implicated in phenomena such as focal adhesion assembly, which could be linked to Lcn2 role on cell migration, or primary cilia length, an important actor in CKD.

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