Caractérisation des réticulons chez Caenorhabditis elegans : spécificités tissulaires, rôle dans l’organisation du réticulum endoplasmique et lien avec l’autophagie

Characterization of reticulons in Caenorhabditis elegans : tissue specificities, role in the shaping of the endoplasmic reticulum, and link with autophagy

• Auteur / Autrice : Vincent Scarcelli
• Direction : Christophe Lefebvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 02/07/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Oliver Nüsse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Lefebvre, Oliver Nüsse, Eric Chevet, Florence Solari, Etienne Morel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Chevet, Florence Solari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caenorhabditis elegans

Autophagie

Réticulum endoplasmique

Mots clés libres

Autophagie

Réticulum endoplasmique

Caenorhabditis elegans

Réticulon

Autophagy

Endoplasmic reticulum

Caenorhabditis elegans

Reticulon

Résumé

L'autophagie est un processus de dégradation bien conservé chez les eucaryotes. Ce processus de recyclage peut être très sélectif. L'homéostasie du réticulum endoplasmique (ER) est nécessaire au maintien de ses différentes fonctions biologiques. Le RE est un réseau contigu de feuillets et de tubules interconnectés formant des domaines distincts répartis de l'enveloppe nucléaire à la membrane plasmique, comprenant le RE périnucléaire et périphérique. Plusieurs protéines jouent un rôle important dans la formation et l’organisation du réseau de RE, notamment les protéines de la famille des réticulons telle que RTN4/Nogo-A, qui génèrent et maintiennent la structure du tubule. Dans les cellules de mammifère, dans des conditions de stress, les différents domaines du RE sont dégradés par une autophagie sélective (RE-phagie), médiée par des récepteurs réticulon spécifiques tels que FAM134B ou RTN3L. La présence de plusieurs isoformes exprimées par les gènes réticulons peut suggérer un modèle d'expression spatio-temporel spécifique en fonction des besoins de différents types de cellules. Mon travail de thèse a consisté à caractériser le locus du seul gène de réticulon chez C. elegans, ret-1, et j’ai montré la spécificité d'expression des trois catégories d'isoformes. Les isoformes longues et intermédiaires sont exprimées dans les cellules musculaires et les neurones respectivement, tandis que les isoformes courtes de RET-1 sont ubiquitaires et sont les seules isoformes présentes dans les premiers stades embryonnaires. La déplétion de RET-1 conduit à une structure anormale du RE. J'ai montré que des isoformes courtes sont nécessaires à la mise en place du réseau tubulaire du RE mais ne sont pas impliquées dans la biogenèse des autophagosomes dans les embryons. Mes résultats indiquent que la distribution des autophagosomes dans les cellules des embryons n'est pas aléatoire et étroitement associée au réseau de RE. L’ensemble de mes résultats, associés au fait que seules les isoformes longues de RTN3 interviennent la RE-phagie, suggèrent que des isoformes spécifiques de RET-1 pourraient médier des processus de RE-phagie uniquement dans certains tissus.

Autophagy is a degradative process well conserved among eukaryotes. This recycling process can be very selective. Homeostasis of endoplasmic reticulum (ER) ensures the correct biological activity of its distinct domains. The ER is a contiguous network of interconnected sheets and tubules forming distinct domains that spread from nuclear envelope to the cell cortex including perinuclear and peripheral ER. Several proteins play an important role in shaping and organizing the endoplasmic reticulum network, including a reticulon family proteins as RTN4/Nogo-A that generate and maintain tubule structure. In mammalian cell, in stress conditions, the different domains of ER are degraded by a selective autophagy (ER-phagy), mediated by specific reticulon receptors as FAM134B or RTN3L. The presence of multiple isoforms of reticulon may suggest a specific spatio-temporal expression pattern depending on the needs of different cell types. My thesis work consisted in the characterization of the locus of the only reticulon gene in C. elegans, ret-1 and showed the specificity of expression of the three categories of isoforms. The long and intermediate isoforms are expressed in muscle cells and neurons respectively, while the short RET-1 isoforms are ubiquitous and the only isoforms expressed in early embryos. The RET-1 depletion results in abnormal ER shape. I showed that short isoforms are necessary for the establishment of the tubular ER network but are not involved in the biogenesis of autophagosomes in embryos. My results highlight that the distribution of autophagosomes in the cell of the embryos is not random and closely associated with the ER network. All my results, added to the fact that only long isoforms of RTN3 are involved in ER-phagy, suggest that specific RET-1 isoforms could mediate ER-phagy processes only in some tissues.