Huntingtine et régulation du trafic intracellulaire – HURIT

We selectively enriched motile vesicles and perform quantitative proteomic analysis. In addition to the expected molecular motors and vesicular proteins, we found an enrichment of all the glycolytic enzymes. Using biochemical approaches and super-resolution microscopy, we observed that most glycolytic enzymes are selectively associated with vesicles, and facilitate transport of vesicles in neurons. Finally, we have shown that mouse brain vesicles produce ATP from ADP and glucose and display movement in a reconstituted in vitro transport assay of native vesicles.

Nous avons démontré que la glycolyse est localisée sur les vésicules de transport et que ce mécanisme permet d'apporter l'énergie nécessaire pour le transport axonal rapide. Nous avons également montré que la HTT régule la dynamique du réticulum endoplasmique via la protéine dynamine 1 et que ce mécanisme est important dans la maladie de Huntington.

Nous souhaitons 1) continuer à comprendre les mecansimes par lesquels la HTT régule l'apport énergétique sur les vésicules, 2) comment les phosphorylations régulent cette activité et celle des moteurs moléculaires.

main publications:

1. Zala D, Hinckelman MV, Yu H, Menezes Lyra da Cunha M, Liot G, Cordeliere FP, Marco S and Saudou F. Vesicular Glycolysis Provides On-Board Energy for Fast Axonal Transport. Cell 2013, 152, 479–491, January 31, 2013

2. Hinckelmann MV, Virlogeux A, Niehage C, Poujol C, Choquet D, Hoflack B, Zala D and Saudou F. Self-propelling vesicles define glycolysis as the minimal energy machinery for neuronal transport. In Revision Nature Communications

3. El-Daher MT, Hangen E, Bruyère J, Poizat G, Al-Ramahi I, Pardo R, Bourg N, Souquere S, Mayet C, Pierron G, Lévêque-Fort S, Botas J, Humbert S, Saudou F. (2015) Huntingtin proteolysis releases non-polyQ fragments that cause toxicity through dynamin 1 dysregulation. EMBO J. 2015 Jul 12. pii: e201490808.

Le transport intracellulaire est un mécanisme cellulaire hautement régulé qui permet le transport sélectif et efficace de cargos à l’intérieur des cellules. Dans le cas des neurones, ce transport a lieu sur des longues distances qui peuvent atteindre jusqu’à un mètre. Les cargos transportés sont de types très différents, vésicules, mitochondries, complexes protéiques, ARNm qui sont cruciaux pour réguler la survie et la prolifération des cellules. Ainsi, un contrôle strict du transport intracellulaire est fondamental pour le développement et la maintenance des organismes.
Bien qu’intensément étudiés, les mécanismes qui contrôlent le transport intracellulaire ne sont pas encore complètement compris. Dans le cas du transport microtubulaire, de nombreuses questions sont sans réponse. Quels sont les mécanismes qui assurent l'association sélective des moteurs moléculaires avec des complexes ou organelles spécifiques? Cette spécificité pourrait être atteinte par des protéines adaptatrices, mais leur identité et le code de reconnaissance, le cas échéant, restent à établir. Qu’est ce qui rend efficace le transport dans les cellules? Les moteurs moléculaires doivent transporter les cargos sur de longues distances. Comment est régulée l’activité des moteurs ? Le support énergétique est crucial. Comment les cellules s’assurent d’un soutien énergétique constant sur de longues distances? Finalement, le transport dans les cellules est polarisé dans une direction donnée. Pourtant les cargos peuvent changer de direction le long des microtubules. Comment les moteurs sont ils coordonnés pour assurer un transport vers des compartiments subcellulaires précis ?
L'objectif de ce projet est de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui contrôlent le trafic intracellulaire. Cet objectif étant très ambitieux, nous nous concentrerons sur la protéine huntingtine (htt), dont le rôle en tant que régulateur du trafic intracellulaire est en émergence. Au cours des dernières années, notre laboratoire et d'autres ont démontré que la htt, la protéine qui lorsque mutée provoque la maladie de Huntington, contrôle le transport du facteur neurotrophique BDNF, d'APP et de TI-VAMP, mais aussi le trafic des endosomes et des lysosomes. Nous avons pour objectif de comprendre comment et dans quelle mesure la htt contrôle le trafic intracellulaire en déterminant la nature des protéines et des cargos transportés par les vésicules htt.
Alors que le silencing de la htt ou l’utilisation d’anticorps anti-htt diminuent le transport, l'augmentation des niveaux de htt facilite le transport des vésicules le long des microtubules. Nous avons pour objectif de déterminer les mécanismes par lesquels la htt facilite transport microtubule-dépendent.
La phosphorylation de la htt à la Serine 421 conduit au recrutement de la kinésine sur les vésicules et favorise transport antérograde. Nous avons pour objectif de déterminer les mécanismes par lesquels la htt contrôle la directionalité du transport par des approches in vitro et in vivo.
Ce projet devrait permettre d’identifier des nouveaux mécanismes de régulation du trafic intracellulaire dans les cellules et, en augmentant les connaissances sur la fonction de la htt, une protéine dont la fonction normale a été négligée jusqu’à maintenant, permettre d’identifier des nouvelles stratégies thérapeutiques.