Rôle de la polyglutamylation des microtubules dans le système nerveux de Drosophile

par Isabelle Devambez

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Yves Grau et de Laurent Soustelle.

Le président du jury était Michel Desarménien.

Le jury était composé de Yves Grau, Laurent Soustelle, Mireille Rossel, Guillaume Isabel.

Les rapporteurs étaient Marie-Jo Moutin, Michel Gho.


  • Résumé

    Les microtubules (MTs), qui sont composés de dimères d'α- et de β-tubulines, constituent un des composants du cytosquelette des cellules eucaryotes. De nombreuses protéines interagissent avec les MTs. Ces interactions, qui permettent aux MTs de remplir leurs fonctions, sont contrôlées spatialement et temporellement. Les MTs sont des structures hétérogènes. Cette hétérogénéité est générée d'une part par l'existence de différents isotypes d'α- et de β-tubulines qui peuvent composer un MT et, d'autre part, par des modifications post-traductionnelles (MPTs) portées par chaque isotype d'α- et de β-tubuline. Les nombreuses combinaisons que ces deux éléments génèrent pourraient réguler finement les interactions entre les MTs et leurs protéines associées et ainsi permettre aux MTs de remplir leurs fonctions.La polyglutamylation est une MPT réversible qui consiste à ajouter des chaînes de glutamates au niveau de l'extrémité C-terminale de l'α- et de la β-tubuline. Chez les mammifères, certaines Tubulin Tyrosin Ligase-Like (TTLL) contrôlent l'initiation de la chaîne en ajoutant le premier glutamate alors que d'autres sont responsables de l'élongation de la chaîne. La glutamylation est particulièrement enrichie dans le système nerveux des vertébrés. Cependant, son rôle est mal compris. Mon travail de thèse a permis de confirmer que seule l'α-tubuline est glutamylée dans le système nerveux de drosophile et d'identifier une glutamylase majeure présente dans le système nerveux de drosophile, la protéine dTTLL5. Chez les drosophiles mutantes pour dTTLL5, la glutamylation disparaît dans le système nerveux. Au contraire, lorsque dTTLL5 est surexprimé dans tous les neurones, la glutamylation augmente dans le système nerveux. En absence et en excès de glutamylation, les drosophiles sont viables et ne présentent pas de défaut majeur. J'ai également analysé la morphologie et le fonctionnement de la jonction neuromusculaire (JNM) chez la larve en absence et en excès de glutamylation des MTs. Les JNMs semblent normales et fonctionnelles en absence de glutamylation. De même, peu de défauts sont constatés lorsque les MTs sont davantage glutamylés. En conclusion, mon travail montre que la glutamylation des MTs n'apparaît pas essentielle pour le fonctionnement des motoneurones. Cette MPT est donc probablement impliquée dans des fonctions neuronales plus subtiles qui restent à explorer chez la drosophile.

  • Titre traduit

    Role of tubulin polyglutamylation in Drosophila's nervous system


  • Résumé

    Microtubules (MTs) are made of α- and β-tubulins dimers and are one of the cytoskeleton components in eukaryotic cells. Many proteins interact with MTs. MTs are able to fulfill their functions because of these interactions, which are spatially and temporally controlled. MTs are heterogeneous structures. This heterogeneity has two sources. Firstly, there exists several isotypes of α- and β-tubulins that can form a MT. Secondly, post-translational modifications (PTMs) are carried by α- and β-tubulins. Using both of these many combinations is possible and this heterogeneity could allow a fine-tuned regulation of MTs interactions with associated proteins in order to make MTs fufil their functions properly. MT polyglutamylation is a reversible PTM which consists of the addition of glutamyl side chains at the C-terminal tail of α- and β-tubulins. In mammals, the enzymes in charge of this PTM are called Tubulin Tyrosin Ligase-Like (TTLL). Some are responsible for the initiation of the side chain and are able to add the first residue, while others are in charge of the elongation of the side chain. MT polyglutamylation is enriched in the nervous system (NS) of vertebrates, however its exact role is not well understood. My work led to confirm that MT glutamylation is only carried by the α-tubulin in the drosophila NS and to identify a major glutamylase present in drosophila NS called dTTLL5. In dTTLL5 mutants, glutamylation marks disappear in the NS while the dTTLL5 over-expression in neurons causes an increase of MT glutamylation in the NS. In cases of lack and excessive glutamylation, drosophila are viable and they do not show any obvious defect. I analyzed the morphology and function of larval neuromuscular junction (NMJ) in cases of lack and excess of MT glutamylation. NMJs seem to be normal and functional without glutamylation. Likewise not much defect are observed in excess of glutamylation in drosophila NS. To conclude, my work shows that MT glutamylation appears not to be essential for the function of motoneurons. This PTM is likely involved in more subtle neuronal functions, which remain to investigate in drosophila.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Pharmacie.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.