Thèse soutenue

Régulation de la fusion mitochondriale par le Système Ubiquitine Protéasome et les contacts physiques mitochondrie - peroxysomes chez la levure Saccharomyces cerevisiae
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Auteur / Autrice : Cynthia Alsayyah
Direction : Mickaël Cohen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire et développement
Date : Soutenance le 14/09/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes (Paris ; 2010-....) - Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Eucaryotes
établissement opérateur d'inscription : Institut de biologie physico-chimique (Paris)
Jury : Président / Présidente : Sébastien Léon
Examinateurs / Examinatrices : Mickaël Cohen, Sébastien Léon, Irina Lassot, Fanny Pilot, Thomas Rival, Cédric Delevoye
Rapporteurs / Rapporteuses : Irina Lassot, Fanny Pilot

Résumé

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Les mitochondries sont des organelles très dynamiques qui subissent des phénomènes de fission et de fusion constants de leurs membranes extérieures et intérieures. Ces processus sont essentiels pour le maintien des fonctions mitochondriales essentielles telles que la phosphorylation oxydative ou la signalisation du calcium. D’un point de vue moléculaire, la fusion et la fission mitochondriale dépendent tous les deux des grandes GTPases de la famille des protéines de type dynamine. Les dynamines qui favorisent l’attachement et la fusion des membranes mitochondriales extérieures sont appelés les mitofusines.La mitofusine de la levure Fzo1 est une GTPase transmembranaire située dans la membrane externe de la mitochondrie. Son oligomérisation favorise l’attachement suivi de la fusion de la membrane externe mitochondriale. Fzo1 a été proposé récemment comme une protéine d’attachement potentielle entre les peroxysomes et les mitochondries lorsqu’elle est surexprimée. Cependant, on ignore si Fzo1 est présent sur les membranes peroxysomales dans les cellules sauvages ou si cette localisation extra-mitochondriale est une conséquence de la surexpression. De plus, nous ne savons toujours pas comment le Fzo1 peroxysomal et le Fzo1 mitochondrial interagissent dans ces contacts et quel est leur rôle dans la cellule. Durant ma thèse, j’ai pu prouver que Fzo1 se trouve réellement aux peroxysomes dans des conditions physiologiques et oligomérise avec le Fzo1 mitochondrial créant ainsi des contacts Fzo1-Fzo1 entre les peroxysomes et les mitochondries que nous appellerons maintenant des contacts « Permit Fzo1-dépendants ». On a découvert que ces contacts sont modulés par les niveaux de Fzo1 qui sont étroitement régulés par la ligase ubiquitine appelée Mdm30 mais aussi en fonction des niveaux de désaturation des acides gras dans la cellule. D’un point de vue fonctionnel et après avoir écarté plusieurs possibilités, nous avons trouvé que le rôle des contacts Permit Fzo1-dépendants est de réguler la fusion mitochondriale à travers le cycle glyoxylate, un processus qui permet aux cellules de convertir des composés unitaires de C2 en précurseurs de C4 pour la biosynthèse des acides aminés et des glucides. Nous avons découvert que les contacts Permit Fzo1-dépendants permettent le transfert mitochondrial des produits intermédiaires du cycle de glyoxylate pour stimuler la fusion mitochondriale. Ces résultats révèlent ainsi une réponse des organelles aux changements de désaturation des acides gras et aux besoins métaboliques de la cellule pour réguler la fusion mitochondriale.Enfin, les résultats obtenus au cours de ma thèse ont enrichi nos connaissances sur les contacts entre organelles et nous ont permis de prouver que Fzo1 est localisé sur les membranes mitochondriales et peroxysomales dans les cellules de type sauvage de levure. Nos études montrent également que les contacts Permit Fzo1-dépendants sont modulés en fonction des besoins de la cellule car ils jouent un rôle crucial dans l’entretien de la fusion mitochondriale en créant un raccourci possible pour les produits intermédiaires du cycle du glyoxylate pour atteindre les mitochondries lorsque cela est nécessaire.