Adaptabilité des voies de sécrétion dépendantes de l'appareil de Golgi – GolgiPS

Le transport antérograde de protéines est essentiel pour différents processus cellulaires. Au cœur de la voie de sécrétion, l’appareil de Golgi doit prendre en charge une grande diversité de protéines à transporter. Il est désormais clair que les voies de sécrétion dépendantes de l’appareil de Golgi sont diverses mettant en jeu de multiples mécanismes de transport. Cependant, si des régulateurs généraux du trafic antérograde ont été identifiés, les régulateurs spécifiques du transport de cargos par un type cellulaire spécialisé sont encore largement inconnus.
Dans le projet GolgiPS, nous explorerons l’adaptabilité des voies de sécrétion pour soutenir des besoins sécrétoires spécifiques. Les cellules de certains organes ont besoin de sécréter de petites molécules alors que d’autres auront besoin de transporter des molécules fortement glycosylées. Par exemple, les chondrocytes sécrètent en abondance les composants du cartilage articulaire et ont donc besoin d’assurer la sécrétion de grandes protéines telles que les collagènes articulaires. Ces exemples soulignent que des modèles physiologiquement plus pertinents que des modèles cellulaires basiques doivent être utilisés, tout en conservant la capacité d’analyser les compartiments intracellulaires et d’utiliser des outils génétiques.
Pour étudier l’adaptabilité des voies de transport dépendantes de l’appareil de Golgi, des cellules souches pluripotentes induites humaines (iPS pour induced pluripotent stem) seront différenciées en trois types cellulaires présentant des besoins sécrétoires distincts, à savoir en chondrocytes, en cardiomyocytes et en cellules intestinales. Plusieurs caractéristiques structurales et fonctionnelles de l’appareil de Golgi seront analysées en comparant les cellules iPS non-différenciées et différenciées. L’organisation de l’appareil de Golgi en termes de taille, de volume et de distribution spatiale sera étudiée. La composition protéique de l’appareil de Golgi sera déterminée grâce à des expériences de biotinylation de proximité couplées à une analyse quantitative par spectrométrie de masse. Cette analyse aboutira à l’identification de protéines-clé de l’appareil de Golgi régulées dans les cellules différenciées. Le niveau de ces protéines-clé sera perturbé par édition du génome et par dégradation spécifique rapide contrôlée par des petites molécules. Après déplétion de protéines-clé, une analyse fonctionnelle du transport antérograde sera réalisée. Le transport d’un ensemble de cargos divers en termes de taille, de topologie et de fonction sera analysé de façon quantitative grâce au test RUSH (pour Retention Using Selective Hooks). Dans une approche ciblée, le transport de protéines spécifiques au type cellulaire d’intérêt sera étudié de façon quantitative.
Dans son ensemble, ce projet aboutira à une meilleure compréhension des capacités d’adaptation de l’appareil de Golgi lorsque des besoins sécrétoires spécifiques sont requis. De plus, ce projet mettra en lumière la spécialisation de fonctions cellulaires au cours de la différenciation.