Rôle des réseaux tétraspanines-syndécanes-PDZ dans l'hétérogénéité moléculaire et fonctionelle des vésicules extracellulaires – SynTEV

Notre étude était divisée en 3 parties expérimentales. La première a consisté à étudier l’impact de la délétion ou de la mutation de 4 tétraspanines (CD9, CD63, CD81 et TSPAN6) sur le trafic intracellulaire de molécules (microscopie à fluorescence) et sur la composition des VE sécrétées par une approche globale (fractionnement des VEs suivi d’études protéomiques). La deuxième visait à établir une cartographie complète des interactions directes entre nos 4 tétraspanines, les 4 syndécanes et les 150 protéines PDZ de l’humain par une méthode génétique (le double hybride) et de clarifier l’impact d’une dizaine de protéines PDZ relevantes sur la formation et la composition des VE (méthode d’extinction d’expression, études en imagerie, fractionnement et approche ciblée en Western blot). La troisième avait pour but de clarifier dans quelles mesures une perturbation des réseaux tétraspanines-syndécanes-protéines PDZ pouvait affecter la capture des VEs par des cellules cibles (études de capture de VE fluorescentes en imagerie).

Nous avons montré que (i) les tétraspanines, constituents majeurs des VE, ont peu d’impact sur leur composition ; (ii) les syndécanes seraient des marqueurs fiables des VE de petite taille (nanométrique) ; (iii) syndécanes et tétraspanines coopèrent pour le relargage des VE et (iv) les protéines PDZ contrôlent fortement à la fois la composition et la capture des VE, notamment en régulant les chaines d’héparanes sulfates qui substituent les syndécanes. Cette étude nous a donc permis d’approfondir nos connaissances moléculaires fondamentales sur la biologie des VE et donc d’ouvrir le champ à une approche plus rationnelle de leur utilisation.

Les vésicules extracellulaires (VE) sont des organites contrôlant la communication cellule-cellule. Elles sont d’une grande importance en physio-pathologie. Notre compréhension des mécanismes régulant l'hétérogénéité de leur composition et leur absorption sélective par les cellules réceptrices est limitée. Cela nuit à leur utilisation rationnelle en diagnostic et en thérapeutique. Ce travail a dévoilé des paradigmes régissant l'échange de VE entre cellules. Il a aussi dévoilé des aspects méconnus de la biologie des syndécanes, des tétraspanines et des protéines à domaines PDZ. Ce sont des découvertes fondamentales qui peuvent désormais être exploitées pour l’utilisation des VE comme source de biomarqueurs ou dans la conception de (bio-)thérapies basées sur les VE.

Les vésicules extracellulaires (VE), dont font partie des organelles appelées ‘exosomes’, transportent des informations complexes (lipides, protéines, acides nucléiques) entre cellules. Elles régulent divers processus physio-pathologiques et participent au contrôle de l’immunité, l’angiogénèse, la progression tumorale, l’évolution des maladies cardiovasculaires et neurodégénératives, pour ne citer que quelques exemples. Leur utilisation pour la découverte de biomarqueurs, et en tant que véhicules ou cibles thérapeutiques est actuellement l'objet d’investigations intenses. Toutefois, notre faible connaissance des mécanismes moléculaires qui en contrôlent la diversité limite toute intervention thérapeutique rationnelle fondée sur les VE.
Nos travaux de recherche et nos découvertes récentes suggèrent un rôle clé et interdépendant des molécules de la famille des tétraspanines, des syndécanes et des protéines à domaines PDZ dans la biologie des VE. Ces molécules d’échafaudage forment des réseaux qui contrôlent la composition et la dynamique de micro-domaines membranaires, ainsi que l’activité et le trafic de molécules de signalisation associées.
Notre hypothèse de travail est que ces 3 familles de molécules d’échafaudage dictent la formation, la composition, l’adressage et la fonction biologique des VE. Dans cette étude nous identifierons les interactions directes qui gouvernent la formation de ces réseaux et nous étudierons par des approches de perte et de gain de fonction comment ces molécules influencent la formation, l’hétérogénéité, la composition, l’adressage et les effets fonctionnels des VE. Nous développerons également de nouveaux anticorps et nous validerons de nouvelles approches de cytométrie en flux pour quantifier la sécrétion de sous-populations particulières de VE.
Ce travail permettra de mettre à jour des aspects fondamentaux méconnus de la signalisation et de la communication cellulaire. Ces nouvelles connaissances aideront à la conception rationnelle d’approches thérapeutiques innovantes. Compte-tenu du potentiel de ce projet, nous avons également inclus une tâche visant à évaluer et protéger le cas échéant la propriété intellectuelle qui découlera de nos investigations.