Facteurs cellulaires déterminant la propagation du prion [URE3] dans la levure Saccharomyces cerevisiae, Cellular factors determining the [URE3] prion propagation on the Saccharomyces cerevisiae yeast

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Sous la direction de Laurent Maillet
Thèse soutenue le 21 décembre 2010: Bordeaux 2
Une protéine prion peut adopter deux conformations distinctes, l’une cellulaire et l’autre prion. La conformation prion est le résultat de son agrégation en fibre amyloïde. Cette fibre est le support de l’information prion à partir duquel les isoformes cellulaires sont convertis en forme prion de façon autocatalytique. La transmission de l’information prion repose donc sur la transmission de cette fibre au cours des divisions cellulaires, qui est réalisée par de petits polymères. Ceux-ci sont le résultat d’un équilibre entre la fragmentation et la polymérisation de la fibre. Une perturbation de cet équilibre provoque une agrégation massive de la protéine prion, menant à la perte de l’information prion.L’objectif de ma thèse était de comprendre ce qui définit in vivo la transmission du prion. Mon modèle d’étude est la protéine Ure2p propageant le prion [URE3] dans la levure S. cerevisiae. J’ai montré que la concentration cellulaire d’Ure2p détermine la vitesse d’agrégation de la protéine prion et donc son efficacité de transmission. En effet, de trop fortes concentrations cellulaires sont incompatibles avec la propagation du prion. La concentration cellulaire d’Ure2p définit également la diversité des souches prions. Un crible génétique m’a permit de mettre en évidence que la présence de séquences centromériques surnuméraires dans la cellule interfère avec la transmission du prion [URE3]. Le même phénomène est observé avec une augmentation du niveau de ploïdie de la cellule. Dans les deux cas, la surexpression du chaperon Hsp104 restaure une propagation normale du prion.
-Levure
-Prion
-[ure3]
-Ure2p
-Fibre amyloïde
-Concentration cellulaire
-Ploïdie
A prion protein can adopt two distinct conformations, one cellular and one prion. Prion conformation is the result of its aggregation into amyloid fibers. This fiber is the support of the prion information from which the cellular isoforms are converted into prion form by autocatalytic manner. The prion information transmission is therefore based on the transmission of this fiber during cell division, which is done by small polymers. These are the result of a balance between fragmentation and polymerization of the fiber. A disturbance of this balance causes a massive aggregation of the prion protein, leading to the prion information loss.The objective of my thesis was to understand what defined in vivo the prion transmission. My studying model was the Ure2p protein propagating the [URE3] prion in S. cerevisiae yeast. I showed that the Ure2p cellular concentration determined the aggregation speed of the prion protein and thus its transmission efficiency. Indeed, too high cellular concentrations are incompatible with the prion propagation. The cellular concentration of Ure2p also defines the prion strains diversity. A genetic screen allowed me to highlight that the presence of centrometric supernumerary sequences in the cell interferes with the [URE3] prion transmission. The same phenomenon is observed with an increase in the cell ploidy. In both cases, overexpression of the Hsp104 chaperone restores normal prion propagation.
-Yeast
-Prion
-[ure3]
-Ure2p
-Amyloid fiber
-Cellular concentration
-Ploidy
Source: http://www.theses.fr/2010BOR21728/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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Université Victor Segalen Bordeaux 2


Année 2010

Thèse n° 1728

THÈSE

pour le

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 2

Mention : Sciences, Technologie, Santé

Option : Génétique


Présentée et soutenue publiquement

Le 21 Décembre 2010

Par Myriam CRAPEAU

Née le 15 juin 1984 à Villeneuve Saint-Georges


Facteurs cellulaires déterminant la propagation du prion [URE3]
dans la levure Saccharomyces cerevisiae.





Membres du Jury


M. Martin TEICHMANN, Professeur Université, Bordeaux 1 et 2 Président
Mme Sylvie FRIANT, Chargé de Recherche CNRS, Strasbourg Rapporteur
M. Olivier NAMY, Chargé de Recherche CNRS, Paris-Sud 11 Rapporteur
M. François LACROUTE, Professeur Emérite, Pierre et Marie Curie Examinateur
M. Sven SAUPE, Directeur de Recherche CNRS, Bordeaux 2 Examinateur
M. Laurent MAILLET, Chargé de Recherche Inserm, Nantes Directeur de Thèse


REMERCIEMENTS

Je tiens tout d’abord à remercier les membres de mon jury pour avoir accepté de
prendre du temps pour évaluer mon travail de thèse et pour les discussions, commentaires et
critiques constructives dont ils m’ont fait part. Merci également de ne pas avoir renoncé à
venir à Bordeaux malgré la neige et les nombreux problèmes de transport qui en ont découlés
même si tout le monde n’a pas eu la chance d’arriver à bon port.

Je tiens à te remercier Laurent et à t’exprimer toute ma gratitude et ma reconnaissance
pour tout ce que tu as fait pour moi. Tu m’as appris à faire de la recherche passionnée et à
m’enthousiasmer pour chaque résultat intéressant ou étonnant avant qu’il ne le soit plus. Nos
discussions, interprétations, théories et plans sur la comète étaient vraiment prenants et me
manqueront sans aucun doute. Merci aussi pour les efforts que tu as du faire pour supporter
mon caractère (il paraît que l’on faisait un peu vieux couple parfois !). J’ai aussi vu ta façon
d’encadrer évoluer et se perfectionner au cours de ma thèse, c’est là le privilège du premier
étudiant. J’ai pris beaucoup de plaisir à travailler avec toi et j’ai beaucoup appris de toi. Je
garderai un excellent souvenir de ces quatre années que nous avons "passé ensemble".

Je vous remercie également Christophe pour m’avoir accueilli au sein de votre
laboratoire. J’ai beaucoup apprécié les discussions autant scientifiques que culturelles que
nous avons eues et votre culture générale m’impressionnera toujours. Peut-être qu’un jour
j’arriverai enfin à vous tutoyer.

Je remercie bien sûr tous les membres passés ou présents que j’ai côtoyés au
laboratoire ou dans les laboratoires voisins.
Merci Christelle pour tes conseils scientifiques et pour nos discussions plus ludiques. Merci
également d’avoir partagé avec moi, surtout après le départ de Julien, le rôle de "geekette" du
laboratoire lorsque nous essayions d’expliquer WoW à d’autres personnes. Et merci beaucoup
d’avoir relue mon manuscrit.
Merci Karine R pour tes histoires de congrès et ta bonne humeur. Merci Karine B pour tes
histoires de stagiaires, d’alcool et pour ton broyé du Poitou.
1 Merci Françoise pour les nombreux potins de l’institut. On a bien essayé de les collecter à ta
place, mais même à plusieurs on est moins efficace que toi.
Merci Claude, malgré ton arrivée tardive dans le laboratoire tu y aura apporté ta générosité et
ta bonne humeur en toute circonstance. Que l’avenir te sourit.
Merci Lucie pour ton enthousiasme et l’énergie que tu as insufflé au laboratoire lors de ton
trop court passage.
Merci Christelle "des BDF" pour ton sens de l’humour dont j’ai bien profité. Et comme tu me
l’as dit, on se reverra peut-être à l’Ile Maurice…

Pour ce qui est des différents thésards, cela a été un véritable bonheur de partager
notre folie commune.
Merci Julien pour tes blagues vraiment nulles et nos discussions sur WoW. Merci également
de m’avoir appris à dompter les macs et à correctement utiliser de la carboglace.
Merci Fabien L également pour les blagues nulles ainsi que pour les discussions souvent
(parfois) plus sérieuses qu’il n’y paraissait.
Merci Amélie pour avoir partagé les mêmes galères que moi aux mêmes moments. Nos
discussions déprimées pendant nos rédactions m’ont bien aidées. Et surmonter les nébuleuses
administratives à deux c’est sans aucun doute plus drôle.
Julien, Fabien, Amélie, nos soirées resto/ciné du jeudi resteront pour moi parmi les meilleurs
souvenirs de ma période de thèse.
Merci Fabien D pour tes débats musicaux engagés ainsi que pour nos délires arthuriens, ça me
manquera…
Merci Hélène pour nos poses café/chocolat/clope qui m’ont été vitales pendant la rédaction de
ma thèse lorsque j’étais seule, recluse dans mon petit bocal.
Ue pensée toute particulière pour Imane avec qui j’ai pris beaucoup de plaisir à travailler. Où
que tu sois j’espère que tout ira bien pour toi car tu es sûrement la personne la plus gentille
que je connaisse.
Merci à Cécile pour m’avoir fait découvrir le côté "people" de la télé et d’avoir comblé mes
lacunes dans ce domaine.
Merci à tous ceux que j’ai côtoyés au quotidien et qui ont contribué à rendre ces quatre années
à l’IBGC agréables, donc merci à Aurélie, Laura, Bertrand, Fabien M, Bruno, Greg, Maïlis,
Mafalda, Claudine, Fanny, Bénédicte, Manuel, les deux Johanna et tous ceux que j’ai oubliés
de citer (ils me pardonneront j’espère). Une mention particulière à Jacqueline et Daisy pour
leur bonne humeur et sans qui le travail au labo ne serait pas aussi agréable.
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Enfin, hors labo, merci à ma famille et mes amis.
Merci à mes parents, Muriel et Marcel, pour votre soutien à la fois matériel et moral au cours
de ces longues années d’études et sans lequel je n’aurai jamais pu réussir.
Merci à mon frère, Marc, d’avoir été un modèle pour moi, mais je persiste, tu aurais dû
choisir la biologie, c’est mieux ! Alix je te le confie, bon courage.
Merci à mes amis de la fac qui ont continué d’égayer cette période : Audrey, Carole, Franck
et Marie. On s’appelle…
Merci pour tout un tas de raisons diverses et variées à Titine, Marcel, Jacqueline, JB, Mathieu,
Virginie (thank you !), Syndie, Leslie, Raphaël, Raoul, ceux que j’ai oubliés (désolée).
Merci également à Germaine, Margaret et Michel pour… Yannick !

Et bien sûr, un merci tout particulier à toi Yannick, mon cher et tendre époux. Qu’est
ce que j’aurai fait sans toi ? Tu m’as aidé à passer cette épreuve sereinement en me soutenant,
choyant et me remontant le moral régulièrement… merci pour tout mon amour.

3 4 RÉSUMÉ

Une protéine prion peut adopter deux conformations distinctes, l’une cellulaire et
l’autre prion. La conformation prion est le résultat de son agrégation en fibre amyloïde. Cette
fibre est le support de l’information prion à partir duquel les isoformes cellulaires sont
convertis en forme prion de façon autocatalytique. La transmission de l’information prion
repose donc sur la transmission de cette fibre au cours des divisions cellulaires, qui est
réalisée par de petits polymères. Ceux-ci sont le résultat d’un équilibre entre la fragmentation
et la polymérisation de la fibre. Une perturbation de cet équilibre provoque une agrégation
massive de la protéine prion, menant à la perte de l’information prion.
L’objectif de ma thèse était de comprendre ce qui définit in vivo la transmission du
prion. Mon modèle d’étude est la protéine Ure2p propageant le prion [URE3] dans la levure S.
cerevisiae. J’ai montré que la concentration cellulaire d’Ure2p détermine la vitesse
d’agrégation de la protéine prion et donc son efficacité de transmission. En effet, de trop
fortes concentrations cellulaires sont incompatibles avec la propagation du prion. La
concentration cellulaire d’Ure2p définit également la diversité des souches prions. Un crible
génétique m’a permit de mettre en évidence que la présence de séquences centromériques
surnuméraires dans la cellule interfère avec la transmission du prion [URE3]. Le même
phénomène est observé avec une augmentation du niveau de ploïdie de la cellule. Dans les
deux cas, la surexpression du chaperon Hsp104 restaure une propagation normale du prion.


Mots clefs : levure, prion, [URE3], Ure2p, fibre amyloïde, concentration cellulaire, ploïdie.

5 ABSTRACT

A prion protein can adopt two distinct conformations, one cellular and one prion.
Prion conformation is the result of its aggregation into amyloid fibers. This fiber is the
support of the prion information from which the cellular isoforms are converted into prion
form by autocatalytic manner. The prion information transmission is therefore based on the
transmission of this fiber during cell division, which is done by small polymers. These are the
result of a balance between fragmentation and polymerization of the fiber. A disturbance of
this balance causes a massive aggregation of the prion protein, leading to the prion
information loss.
The objective of my thesis was to understand what defined in vivo the prion
transmission. My studying model was the Ure2p protein propagating the [URE3] prion in S.
cerevisiae yeast. I showed that the Ure2p cellular concentration determined the aggregation
speed of the prion protein and thus its transmission efficiency. Indeed, too high cellular
concentrations are incompatible with the prion propagation. The cellular concentration of
Ure2p also defines the prion strains diversity. A genetic screen allowed me to highlight that
the presence of centrometric supernumerary sequences in the cell interferes with the [URE3]
prion transmission. The same phenomenon is observed with an increase in the cell ploidy. In
both cases, overexpression of the Hsp104 chaperone restores normal prion propagation.


Keywords : yeast, prion, [URE3], Ure2p, amyloid fiber, cellular concentration, ploidy.
6 LISTE DES PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS

Publications :
"The Cellular Concentration of the Yeast Ure2p Prion Protein Affects Its Propagation as a
Prion"
Myriam Crapeau, Christelle Marchal, Christophe Cullin, and Laurent Maillet
MBC, Vol. 20, 2286–2296, April 15, 2009

Communications orales :
Séminaire interne de l’IBGC. Bordeaux, 27 Novembre 2009
Journée de l’école doctorale de Bordeaux 2. Arcachon, 28 Avril 2010

Communications par affiches :
Congrès Levures Modèles et Outils 8. La Colle-sur-Loup, 27 Octobre 2008
Journée de l’école doctorale de Bordeaux 2. Arcachon, 8 Avril 2009
24th International Conference on Yeast Genetics & Molecular Biology 2009. Manchester,
Juillet 2009
ème4 journée scientifique Jeunes Chercheurs de l’IFR66. Talence, 22 Juin 2010

Formations (Modules Transverses) :
Histoire et épistémologie des sciences, Responsable : Pascal Duris.
Formation à l’enseignement par l’enseignement, Responsable : Odile Viratelle, Tuteurs :
Christelle Marchale et Didier Thoraval.
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