Implication d'AIF dans la mort cellulaire et la physiologie mitochondriale : exemples dans la nécroptose intrinsèque et l'hématopoïèse

Implication of AIF in cell death and mitochondrial physiology : cases of intrinsic necroptosis and hematopoiesis

• Auteur / Autrice : Lauriane Cabon
• Direction : Santos Susin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie physiopathologie
• Date : Soutenance le 10/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Ferre, Patrice Codogno, Thomas Mercher, Hans Lorenzo, Eric Solary

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hématopoïèse

Mitochondries

Mort cellulaire

Mots clés libres

AIF

Nécrose régulée

BID

Hématopoïèse

ROS

Métabolisme mitochondrial

Regulated necrosis

Hematopoiesis

Résumé

AIF fait partie des protéines mitochondriales inductrices de mort mais possède aussi un rôle vital nécessaire à la respiration cellulaire. Les recherches menées lors de cette thèse portent sur ces deux fonctions. D'une part, j'ai approfondi l'étude de la nécrose régulée induite par un agent alkylant de l'ADN. J'ai découvert l'importance de RIP1 dans cette voie de mort cellulaire et ainsi conduit à la définir comme nécroptose. J'ai aussi mis en évidence le rôle de BID, BH3-only de la famille BCL-2, dans la libération d'AIF des mitochondries. J'ai montré que les protéases calpaïnes clivaient BID permettant à sa forme tronquée de relocaliser aux mitochondries et d'y activer le facteur pro-apoptotique BAX. Cette étude contribue à replacer le rôle des BH3-only dans des voies de mort cellulaire au delà de l'apoptose. D'autre part, j'ai étudié le rôle d'AIF dans l'hématopoïèse grâce à un modèle murin invalidé pour AIF dans ce système. J'ai observé un blocage de différenciation thymique et le développement d'une pancytopénie sévère. J'ai démontré que cette dernière est associée à la perte des cellules souches hématopoïétiques dont j'ai testé les capacités ex vivo et in vivo. Pour comprendre les raisons de ce défaut, j'ai caractérisé les conséquences associées à la perte d'AIF : perte du complexe I de la chaine respiratoire, diminution d'activité de phosphorylation oxydative, diminution de la production d'ATP, augmentation des espèces réactives de l'oxygène. Cette deuxième étude démontre l'importance d'une phosphorylation oxydative fonctionnelle et de mitochondries saines pour une hématopoïèse normale et particulièrement pour le maintien des cellules souches hématopoïétiques.

AIF is one of the cell death effectors released from mitochondria but it also possess a vital role by regulating the cellular respiration. Throughout this thesis work, I have focused my studies on these two functions. On one hand, I have performed a deeper characterization of the DNA alkylating agent induced regulated necrosis. I have identified RIP1 as a crucial determinant of this cell death pathway, hence linking it to necroptosis. I have also highlighted the role of BID, a BH3-only member of the BCL-2 family, in the mitochondrial release of AIF. I have shown that calpains proteases cleave BID into tBID which relocalize to mitochondria where it helps activating the pro-apoptotic factor BAX. This study contributes to reconsider the role of BH3-only proteins in cell death pathways beyond apoptosis. On the other hand, I have studied AIF role in hematopoiesis thanks to a mouse model with hematopoietic lineage-specific deletion of AIF. I have observed a block in T-cell development and the rapid development of severe pancytopenia. I have demonstrated that this pancytopenia is associated with the loss of hematopoietic stem cells whom capacities were tested both ex vivo and in vivo. In order to understand the underlying determinants of these defects, I have characterized the cellular consequences related to AIF deletion : loss of the respiratory chain complex I, decrease of the oxidative phosphorylation capacity, decreased levels of ATP, increased levels of reactive oxygen species. This second study reveals the importance of a proper oxidative phosphorylation system combined with healthy mitochondria for a normal hematopoiesis and hematopoietic stem cells maintenance.