RAB GTPases associées aux endosomes de recyclage et rôles dans les mélanocytes cutanés.

RAB GTPases associated with recycling endosomes and roles in skin melanocytes.

• Auteur / Autrice : Mathilde Dimarco
• Direction : Cédric Delevoye
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 18/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Cellulaire et Cancer
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Structure et compartiments membranaires
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)

Mots clés

Mots clés libres

Système endosomal

Mélanosomes

RAB GTPases

Mélanocytes

Pigmentation

Endosomal system

Melanosomes

RAB GTPases

Melanocytes

Pigmentation

Résumé

La pigmentation de la peau et sa protection contre le rayonnement solaire ultra-violet dépend des mélanocytes de l'épiderme humain et des kératinocytes voisins. Les mélanocytes sont les cellules pigmentées qui exploitent leurs voies du trafic membranaire pour générer des organites uniques synthétisant la mélanine, et appelés mélanosomes. Les kératinocytes, eux, reçoivent et stockent ce pigment, tout en envoyant des "signaux" aux mélanocytes qui sont intégrés en évènements intracellulaires contribuant à la biogénèse et fonction des mélanosomes, et à la plasticité cellulaire. Les mélanocytes utilisent les endosomes de recyclage comme intermédiaire de transport pour acheminer à la fois les cargos responsables de la synthèse du pigment aux mélanosomes et des cargos, au profil d'expression ubiquitaire, à la surface cellulaire. Comment, ces endosomes de recyclage contribuent aux fonctions canoniques et de pigmentation du mélanocyte, et possiblement en réponse à la communication du kératinocyte, n'est pas compris. Ici, nous avons questionné le rôle d'acteurs moléculaires du trafic membranaire pouvant définir l'identité moléculaire et fonctionnelle des endosomes de recyclage. Par des approches de biochimie, et de microscopies électronique et optique à fluorescence sur cellules de mélanome humain pigmentées stimulées ou non par des facteurs sécrétés par les kératinocytes, nous avons identifié deux RAB GTPases (RAB11A et RAB30) partiellement associés aux endosomes de recyclage et qui contribuent à la pigmentation des mélanocytes ou à leur plasticité en réponse aux signaux du kératinocyte. Alors que RAB30 contribue à la pigmentation en soutenant la maturation des mélanosomes, RAB11A contrôle les changements morphologiques du mélanocyte en réponse au kératinocyte en facilitant leur allongement et adhésion. Ces RABs, dont nous avons identifié au moins un effecteur commun, pourraient ainsi créer et maintenir des sous-domaines endosomaux de recyclage morphologiquement semblables par microscopie électronique bien que moléculairement et fonctionnellement distincts. Pour conclure, ce travail identifie des RAB GTPases en tant qu'acteurs clés de la spécialisation et fonctionnalisation du système endosomal des cellules pigmentées. Ces études apportent un nouvel éclairage sur la capacité de ces cellules spécialisées à traduire les signaux environnementaux en tant qu'évènements intracellulaires associés à la dynamique membranaire et pouvant être altérés dans les troubles cutanés.

Human skin pigmentation and protection against ultraviolet solar radiation depend on epidermal melanocytes and neighboring keratinocytes. Melanocytes are pigmented cells that exploit their membrane trafficking pathways to generate unique melanin-synthesizing organelles known as melanosomes. Keratinocytes receive and store this pigment, while sending "signals" to melanocytes that are integrated into intracellular events contributing to melanosome biogenesis and function, and cellular plasticity. Melanocytes use recycling endosomes as transport intermediates to deliver both the cargos responsible for pigment synthesis to melanosomes, and others with ubiquitous expression profiles to the cell surface. How these recycling endosomes contribute to the canonical and pigmentary functions of the melanocyte, and possibly in response to keratinocyte communication, is not understood. Here, we questioned the role of molecular players in membrane trafficking that could define the molecular and functional identity of recycling endosomes. Using biochemistry, and fluorescence and electron microscopy approaches on pigmented human melanoma cells stimulated or not by keratinocyte-secreted factors, we have identified two RAB GTPases (RAB11A and RAB30) that are partially associated with recycling endosomes and contribute to melanocyte pigmentation or plasticity in response to keratinocyte signals. While RAB30 contributes to pigmentation by supporting melanosome maturation, RAB11A controls melanocyte morphological changes in response to keratinocyte by facilitating their elongation and adhesion. These RABs, of which we have identified at least one common effector, could thus create, and maintain recycling endosomal subdomains that are similar based on their morphology as observed by electron microscopy, yet molecularly and functionally distinct. Finally, this work identifies RAB GTPases as key players in the specialization and functionalization of the endosomal system in pigmented cells. These studies shed new light on the ability of these specialized cells to translate environmental signals as intracellular events associated with membrane dynamics and potentially altered in skin disorders.