La protéine Prion cellulaire (PrPC) dans la mucoviscidose : Rôle dans le maintien de la barrière épithéliale bronchique

Role of the normal cellular prion protein (PrPC) in the control of the junctional barrier in the healthy and cystic fibrosis lung epithelium.

• Auteur / Autrice : Johanna Cormenier
• Direction : Mohamed Benharouga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et biologie des métaux (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Jacques Feige
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Benharouga, Christelle Coraux, Alexandre Hinzpeter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Vilotte, Frédéric Becq

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mucoviscidose

Prions (virologie)

Protéine PrPc

Mots clés libres

Protéine PrPc

Barrière jonctionnelle

Épithélium pulmonaire

Mucoviscidose

PrPc protein

Junctional barrier

Lung epithelium

Cystic fibrosis

Résumé

Une des caractéristiques physiopathologiques de la mucoviscidose (MV) est la perte de l’étanchéité de la barrière épithéliale (BE) intestinale et bronchique. Ce processus participe à la transmigration des cellules de l’inflammation et des pathogènes comme Pseudomonas Aeruginosa (P.A). Cependant, les mécanismes moléculaires qui régissent ce phénomène sont toujours à déterminer. L’implication de la protéine CFTR a été proposée dans ce processus, cependant sa localisation apicale par rapport à la localisation latérale des jonctions intercellulaires (JI) suggère la participation d’autres protéines dans le maintien de la BE. Récemment, nous avons identifié la protéine prion cellulaire (PrPC) comme partenaire des protéines des jonctions adhérentes (JA) et desmosomes (JD) dans les cellules bronchiques humaines. Dans ces cellules, PrPC est d’abord adressé vers la membrane apicale avant d’être redirigé vers la membrane latérale ou elle interagit, stabilise et protège les protéines des JA et JD contre le stress oxydatif. Toutefois, le rôle de la protéine PrPC dans la MV, particulièrement dans le défaut de la BE, reste inconnu.Ainsi, mon projet de thèse avait pour objectif la caractérisation du rôle de la PrPCdans le contrôle de la BE, in vitro (lignées cellulaires) et in vivo (modèles animaux), en relation avec la MV. J’ai ainsi i) étudié l’expression, la localisation, et le profile biochimique du PrPC, ii) caractérisé l’expression des protéines des jonctions et leurs interactions avec PrPC, et évaluer l’impact de la protéine CFTR sauvage et mutée (dF508) sur le trafic et la stabilité membranaire du PrPC, et iii) démontré l’implication du PrPC dans la transmigration des neutrophiles et de P.A au niveau des voies aériennes.L’ensemble de mes résultats ont démontré pour la première fois que dans la MV, la protéine PrPC est mal adressée vers la membrane latérale pour stabiliser les protéines des jonctions avec lesquelles elle interagit. Ce défaut d’adressage serait une des conséquences de la mutation deltaF508. Le défaut d’adressage de la protéine PrPC serait directement associé à la permissivité de la BE aux neutrophiles et aux pathogènes comme P.A dans la MV.

One of the pathophysiological features of cystic fibrosis (CF) disease is the loss of the tightness of the intestinal and bronchial epithelial barrier (EB). This process participates in the transmigration of inflammatory cells as well as pathogens, such as Pseudomonas Aeruginosa (P.A). However, the underlying mechanisms are still poorly understood. The involvement of the CFTR protein has recently been proposed in this phenomenon, yet its apical and not lateral localization suggests the involvement of other factors in the maintenance of EB. Recently, we identified the cellular prion protein (PrPC) as a partner of adherens (AJ) and desmosome junctions (DJ) proteins in human bronchial cells. In these cells, PrPC is first addressed to the apical membrane before being redirected to the lateral membrane where it interacts, stabilizes and protects the AJ and DJ proteins against oxidative stress. Nevertheless, the role of the PrPC protein in CF, particularly in the control of the EB, remains unknown.Thus, the objectives of my thesis were to characterize in vitro (cell lines) and in vivo (animal models), in the context of CF, i) the expression, localization and biochemical profile of the PrPC protein, ii) to study the expression of junctional proteins and their interactions with PrPC protein and to evaluate the impact of wild type and mutated CFTR (dF508) on the trafficking and membrane stability of PrPC protein, and finally iii) to demonstrate the involvement of PrPC protein in neutrophil and P.A transmigration in the CF airways.Altogether, the results showed for the first time that in CF the PrPC protein is not correctly addressed to the lateral membrane where it interact and stabilize the junctional proteins. The lack of PrPC trafficking from the apical to the junctional membrane appears to be linked to the CFTR mutation. As a result, the EB loses its effectiveness and becomes permissive to neutrophils and pathogens like P.A.