Identification des paramètres contrôlant l'état redox de Yap1, régulateur majeur de la réponse au stress oxydant et homéostasie des peroxydes chez la levure Saccharomyces cerevisiae
par Ludivine Monceau
Thèse de doctorat en Sciences biologiques
Sous la direction de Michel Toledano.
Soutenue en 2006
à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .
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Résumé
Le contrôle de la concentration du peroxyde d'hydrogène [H2O2] est un processus essentiel à la survie des cellules. Chez S. Cerevisiae, le facteur de transcription Yap1 est le régulateur majeur de ce contrôle : il est activé par oxydation par l'H2O2, de façon indirecte, via Orp1, détecteur de l'H2O2 et transducteur de ce signal à Yap1. Nous avons, dans cette étude, exploré des déterminants de la régulation redox de Yap1. Nous avons identifié deux paramètres cruciaux dans cette régulation : la concentration d'H2O2 résiduelle qui, au-dessus d'un certain seuil, est responsable de la réoxydation itérative du facteur, et la réduction catalytique de Yap1, probablement via les thiorédoxines (Trx). Les Trx interviennent aussi sur le premier paramètre, puisqu'elles sont les réductases des peroxyrédoxines (Prx), assurant la dégradation de l'H2O2. Trx et Prx étant contrôlées par Yap1, il y a autorégulation de Yap1 par le biais des deux paramètres identifiés. Ces résultats établissent que Yap1 est un moniteur hautement fiable de [H2O2]. Dans une deuxième partie, nous avons identifié la forme oxydée de Yap1 in vivo, deux ponts disulfures intramoléculaires et proposé un modèle pour leur formation, faisant intervenir l'association séquentielle de deux molécules d'Orp1 oxydé avec Yap1. Notre étude montre que la configuration de la forme oxydée de Yap1 assure la stabilité de sa forme active. Finalement, nous avons tiré parti de la fonction de moniteur redox de Yap1 pour étudier la contribution des Prx, Trx et catalases dans le contrôle de [H2O2], ainsi que celle des régulateurs Msn2/4 et conclure à l'existence d'une régulation fine et permanente de l'H2O2, de type homéostatique.
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Titre traduit
Redox regulation of the transcription factor involved in oxidative stress response Yap1 and homeostatic control of peroxides in yeast Saccharomyces cerevisiae
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Résumé
Respiring organisms produce H2O2 and must regulate its concentration [H2O2] to maintain viability. In the yeast S. Cerevisiae, the Yap1 transcription factor is the major regulator of this homeostatic control. Yap1 is activated by oxidation by H2O2. This oxidation is indirect, involving Orp1, a Gpx-like enzyme acting as the H2O2 sensor and the transducer of this signal to Yap1. We have explored here several determinants of Yap1 redox regulation. We identified two essential parameters in this regulation : the residual H2O2 that re-oxidizes iteratively Yap1 when above a threshold-concentration, and Yap1 catalytic reduction, operated by thioredoxins (Trx) probably. Trx act also on the first parameter by being the electron donor for peroxiredoxins, the major H2O2 scavenging enzymes. Prx and Trx being under transcriptional control of Yap1, the all system is auto-regulated. Our data establish Yap1 as a faithful monitor of [H2O2]. In a second part, we have identified the nature of the oxidized form of Yap1 in vivo, containing two intramolecular disulfide bonds, and proposed a model for their formation, involving the sequential association of two oxidized Orp1 molecules with Yap1. Our data demonstrate that the configuration of the oxidized form of Yap1 provides the stability of the active form of the regulator, a crucial parameter for its function. In the last part, we took advantage of Yap1 as a monitor of [H2O2] to measure the pharmacokinetics of this oxidant and to test the respective contributions of Prx, Trx and catalases in the control of [H2O2] as well as that of the stress regulators Msn2/4. We conclude that H2O2 is an homeostatic value tightly and permanently controlled.
