• Langue : Français
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2020LILUS110
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 17/11/2020

Résumé en langue originale

SPCA1 est une ATPase de type P transportant un ion Ca2+ ou un ion Mn2+ du cytosol vers la lumière de l’appareil de Golgi en hydrolysant une molécule d’ATP. Au niveau du Golgi, une autre protéine semble impliquée dans la régulation de l’homéostasie du Ca2+ et du Mn2+, il s’agit de TMEM165. Les mutations dans le gène ATP2C1, codant la protéine SPCA1, et dans le gène TMEM165, codant la protéine du même nom, provoquent deux pathologies différentes : une maladie de peau nommée Hailey-Hailey et une pathologie congénitale de glycosylation (CDG), respectivement. Alors que rien ne semblait relier ces deux protéines, nos résultats suggèrent un lien fonctionnel. Nous avons démontré, dans deux lignées cellulaires différentes (cellules HeLa et fibroblastes), que SPCA1 et TMEM165 sont proches l’une de l’autre au sein de l’appareil de Golgi. De plus, la fonction de SPCA1 semble gouverner l’expression de TMEM165. Cette dernière est sensible aux concentrations de Mn2+ cytosolique. Dans les fibroblastes et kératinocytes de patients atteints de la maladie de Hailey-Hailey, en présence de concentrations élevées de Mn2+ extracellulaire, l’expression de TMEM165 est beaucoup plus sensible au Mn2+ que dans les cellules contrôles. En utilisant la technique d’ICP-MS, nous avons mesurer le taux de Mn cellulaire et découvert une accumulation de Mn plus importante dans les cellules de patients par rapport aux cellules contrôles. Grâce à GPP130, une protéine sensible aux concentrations de Mn2+ golgien, nous avons relié cette plus forte accumulation de Mn2+ dans les cellules de patients avec une élévation de la concentration du Mn2+ dans le cytosol de ces cellules. En outre, SPCA1 interagit également avec Cab45, une protéine qui fixe le Ca2+, et toutes les deux interviennent dans une nouvelle voie de tri de certaines protéines au niveau du TGN. Nous avons montré, pour la première fois, que la localisation subcellulaire de Cab45 est sensible à l’utilisation de fortes concentrations en MnCl2 dans le milieu de culture des fibroblastes de patients HHD par rapport aux fibroblastes contrôles. A ce jour, le mécanisme moléculaire intervenant dans cette perte de localisation de Cab45 induite par le Mn2+ reste incompris. Une autre preuve est l’observation de l’augmentation de la quantité de SPCA1 qui est concomitante à la dégradation de TMEM165 en présence de fortes concentrations en MnCl2 dans le milieu de culture des cellules HeLa et des fibroblastes. Cette augmentation est probablement due à une augmentation transcriptionnelle du gène ATP2C1. De plus, nous avons montré que lorsque l’expression de l’une de ces protéines est réduite par la technique de CRISPR/Cas9, l’expression de l’autre est perturbée. Toutes ces données tendent à suggérer un lien fonctionnel entre SPCA1 et TMEM165, deux régulateurs de l’homéostasie du Mn2+ et du Ca2+ golgien.

Résumé traduit

SPCA1 is a P-type ATPase that transports a Ca2+ ion or a Mn2+ ion from the cytosol to the Golgi lumen by hydrolyzing one molecule of ATP. Another protein seems to be involved in the regulation of Ca2+ and Mn2+ homeostasis, namely TMEM165. Mutations in the ATP2C1 gene, encoding SPCA1 protein, and in the TMEM165 gene, encoding the protein of the same name, cause two different pathologies : a skin disease called Hailey-Hailey and a congenital disorder of glycosylation (CDG), respectively. While nothing seemed to link these two proteins, our results suggest a functional link. We have demonstrated, in two different cell lines (HeLa cells and fibroblasts), that SPCA1 and TMEM165 are close to each other within the Golgi apparatus. In addition, the function of SPCA1 appears to govern the expression of TMEM165. The latter is sensitive to cytosolic Mn2+ concentrations. In fibroblasts and keratinocytes of patients with Hailey-Hailey disease, in the presence of high concentrations of extracellular Mn2+, the expression of TMEM165 is much more sensitive to Mn2+ than in control cells. Using ICP-MS, we measured cellular Mn levels and found greater Mn accumulation in patient cells compared to control cells. Thanks to GPP130, a protein sensitive to the concentrations of Golgi Mn2+ concentrations, we have linked this higher accumulation of Mn2+ in the cells of patients with an increase of the Mn2+ concentration in the cytosol of these cells. In addition, SPCA1 also interacts with Cab45, a protein that binds Ca2+ in the Golgi, and both are involved in a novel way of proteins sorting at the TGN. We have shown, for the first time that the subcellular localization of Cab45 is disturbed in presence of higher concentration of MnCl2 in the culture medium of HHD fibroblasts compared to control fibroblasts. To date, we don’t know the molecular mechanism involved in this loss of Cab45 localization induced by Mn2+.Another evidence is the observation of the increase in the amount of SPCA1 which is concomitant with the degradation of TMEM165 in the presence of high concentrations of MnCl2 in the culture medium of HeLa cells and fibroblasts. This increase is probably due to a transcriptional increase in the ATP2C1 gene. In addition, we have shown that when the expression of one of these proteins is reduced by the CRISPR/Cas9 technique, the expression of the other is disrupted. All of these data tend to suggest a functional link between SPCA1 and TMEM165, two regulators of Mn2+ and Ca2+ homeostasis.