– PHOSPHOINOPATHO

Les phosphoinositides (PIs) sont présents en quantité mineure dans les membranes et leur métabolisme est finement régulé par des kinases et phosphatases spécifiques. Certains PIs, comme le phosphatidylinositol 3,4,5 trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3) et le PtdIns(4,5)P2, jouent un rôle critique dans la régulation spatio-temporelle de complexes de signalisation impliqués dans la régulation de fonctions cellulaires comme la dynamique du cytosquelette, le trafic vésiculaire, la prolifération et la survie cellulaire. Des découvertes récentes indiquent que des mutations touchant des PI phosphatases et kinases prennent part au développement de maladies comme le cancer, la myopathie myotubulaire ou le syndrome de Lowe. Plusieurs de ces enzymes sont impliquées dans le métabolisme de PIs présents en faible quantité comme le PtdIns3P, le PtdIns5P ou le PtdIns(3,5)P2. Comparé aux PtdIns(3,4,5)P3 et PtdIns(4,5)P2 qui sont largement étudiés, le métabolisme et la fonction du PtdIns3P, PtdIns5P et du PtdIns(3,5)P2 sont peu documentés. Le PtdIns3P est un régulateur spatial grâce à sa liaison avec les domaines FYVE ou PX, présents dans des protéines impliquées dans le trafic vésiculaire, la fission des endosomes et le remodelage des membranes. Le PtdIns(3,5)P2 semble jouer un rôle dans l'intégrité et le recyclage des membranes vacuolaires/lysosomales. Le taux de ces 2 PIs peut être diminué par les 3-phosphatases de la famille des myotubularines, dont le membre fondateur MTM1, est muté dans la myopathie myotubulaire liée à l'X. Le PtdIns3P est le précurseur du PtdIns(3,5)P2 par l'action de la 5-kinase PIKfyve. PIKfyve est localisée aux endosomes tardifs et régule l'intégrité des endosomes. Les mécanismes impliquant ces deux PIs sont encore obscurs et il est indispensable de poursuivre la caractérisation de leur rôle et de leur métabolisme. La voie métabolique et la fonction du PtdIns5P sont peu documentées. Des données récentes suggèrent que le PtdIns5P joue un rôle de nouveau second messager. Il peut être synthétisé par phosphorylation du PtdIns par la 5-kinase PIKfyve, mais peut aussi être généré par les myotubularines. Des études récentes suggèrent que le PtdIns5P est impliqué dans i) la survie cellulaire à travers l'activation de la voie Akt dans le cas de l'infection bactérienne par le pathogène Shigella flexneri ou ii) dans la régulation de modifications de la chromatine à travers sa liaison avec le domaine PHD (Plant Homéodomain) de la protéine ING2 (inhibitor of growth protein 2). La régulation et le rôle potentiel du PtdIns5P dans les membranes des compartiments internes n'ont pas encore été étudiés. En conclusion, l'étude de la fonction du PtdIns3P, du PtdIns(3,5)P2 et du PtdIns5P, dans des conditions normales ou pathologiques, soulève des questions majeures pour les sciences fondamentales et appliquées et représente un domaine scientifique extrêmement compétitif. - L'objectif de ce projet est de développer des outils pour étudier le métabolisme du PtdIns3P, du PtdIns5P et du PtdIns(3,5)P2 et analyser leur dynamique, localisation et fonction. Nous étudierons ensuite comment des modifications de leur métabolisme peut conduire à des pathologies humaines. Nos objectifs sont : i) de produire et valider de nouveaux outils pour manipuler le métabolisme du PtdIns3P, du PtdIns5P et du PtdIns(3,5)P2 et étudier leurs fonctions; ii) d'identifier et caractériser de nouveaux effecteurs, particulièrement pour le PtdIns5P; iii) de caractériser l'impact des myotubularines et de PIKfyve dans le métabolisme des PIs dans la levure, C. Elegans et les cellules mammifères; iiii) d'étudier les conséquences d'une dérégulation de ces PIs sur le trafic vésiculaire, la transduction du signal et sur la physiopathologie des maladies humaines. Nous avons mis en place un consortium de 3 équipes à l'expertise complémentaire afin de couvrir de façon efficace les différents aspects du projet. Le partenaire 1 (B. Payrastre et collègues, INSERM 563, Toulouse) possède une