La bikunine, un biomarqueur circulant des troubles innés et acquis de l'homéostasie golgienne

par Walid Haouari

Projet de thèse en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Christian Poüs et de Arnaud Bruneel.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....) , en partenariat avec Physiopathogenèse et Traitement des Maladies du Foie (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les différents membres de la famille de la bikunine (Inter-alpha Trypsin Inhibitor, Pre-alpha Trypsin Inhibitor, Urinary Trypsin Inhibitor et bikunine libre) sont des protéoglycanes circulants d'origine hépatique subissant dans l'appareil de Golgi de nombreuses modifications post-traductionnelles. Ces modifications incluent des processus de N-glycosylation, O-glycosylation de type mucine, O-xylosylation, sulfatation (chaine chondroïtine sulfate), estérification ainsi que de nombreux clivages protéiques. Nous avons récemment initié l'étude de l'impact de différents stress golgiens sur les profils de la bikunine. Nous avons notamment commencé à évaluer les effets de troubles innés de l'homéostasie golgienne responsables de certains désordres congénitaux de la glycosylation (CDG) ainsi que de stress acquis affectant la régulation de la dynamique du Golgi comme le traitement par la chloroquine. Le profil électrophorétique de la bikunine montre des modifications majeures chez certains patients CDG et sur des cellules stressées in vitro. Ceci suggère que les membres de la famille de la bikunine pourraient constituer des biomarqueurs intéressants pour le dépistage de certains CDG, comme biomarqueurs de toxicité aussi bien que comme outil pour explorer des altérations fonctionnelles du Golgi difficiles à détecter par des moyens classiques de biologie cellulaire. Dans un premier volet du projet, nous chercherons à comprendre les mécanismes conduisant à l'altération des profils de migration observés en manipulant l'homéostasie golgienne dans des cellules hépatiques en culture. Les moyens employés seront le contrôle du pH luminal, du pouvoir Redox, du trafic membranaire antérograde et rétrograde par la bréfeldine et l'inhibition de moteurs moléculaires kinésines et dynéine, d'équilibre ionique via la manipulation de transporteurs membranaires ou de fonctions de glycosylation en ciblant certaines glycosyl- transférases. Le second volet concernera un versant clinico-biologique. Il s'agira d'explorer dans quelle mesure l'analyse des profils de migration de la bikunine peut permettre d'identifier de façon robuste de nouveau troubles de l'homéostasie golgienne dans des maladies génétiques de type CDG (collaboration avec l'unité INSERM du Pr Valérie Cormier-Daire à l'hôpital Necker), et dans d'autres situations pathologiques associées à des stress oxydants et/ou lipidiques comme la stéatose et la stéatohépatite.

  • Titre traduit

    bikunin, a biomarker of Golgi homeostasis


  • Résumé

    Bikunin family members (Inter-alpha Trypsin Inhibitor, Pre-alpha Trypsin Inhibitor, Urinary Trypsin Inhibitor and free bikunin) are proteoglycans produced in the hepatocytes with many post-translational modifications occuring in the Golgi apparatus. This reactions includes N-glycosylation, O-glycosylation, sulfatation, phosphorylation, esterification and cleavages. We have recently initiated the study of the impact of Congenital disorders of glycosylation (CDG) on bikunin, in order to evaluate a possible role of this protein as a new biomaker of CDGs. Also, we studied the impact of a chloroquin treatment in vitro on our protein. In both cases, results showed significant changes on the electrophoretic profil of bikunin (using a western blot analysis). These results suggest that the study of bikunin in CDGs could improve the screening and the diagnosis of this rare and underevaluated deseases. In an another way, it could be useful to learn about Golgi homeostasis during treatments by some drugs disturbing Golgi homeostasis (chloroquin, ritonavir, vincristin...) then, bikunin could be a toxicity biomarker in this situation. Finally, bikunin could be an interesting tool in biology to explore functional alterations in the Golgi apparatus, when no conventional biology techniques allows that. In this project, we will first try to explain the physiopathological mechanisms of these alterations in the bikunin electrophoretic profile in several Golgi stress situations. The means employed will be control of the Golgi pH and Redox power, control of trafficking using brefeldin and inhibition of kinesin and dynein molecular motors, control of ionic balance via the manipulation of membrane transporters and finally glycosylation functions by targeting some glycosyl-transferases. The seond part of the project will be devoted to consider how the electrophoretic profil of bikunin could identify new Golgi disturbances in CDGs (co-operation with INSERM unit of Pr Valérie Cormier-Daire at Necker Hospital), and in other pathological situations associated with lipid and/or oxidizing stress such as steatosis and steatohepatitis.