Régulation de la protéine centrale de la polarité planaire cellulaire Vangl2 dans l’organe de Corti, Regulation of the core planar cell polarity protein Vangl2 in the organ of Corti

Arnaud Giese

Description

Sous la direction de Mireille Montcouquiol
Thèse soutenue le 02 décembre 2010: Bordeaux 2
Outre leur polarité apico-basale, certaines cellules épithéliales développent une seconde polarité, appelée Polarité Planaire Cellulaire (PCP). L'axe de la PCP est orienté perpendiculairement à l'axe de polarité apico-basale et régit l'orientation uniforme de certaines structures, comme les poils ou cils, non seulement à l'échelle de la cellule mais également au sein du tissu. L'épithélium cochléaire est l'un des meilleurs modèles d'étude de PCP chez les mammifères. En effet, les cellules neuro-épitheliales qui le composent, soutenues par des cellules de soutien, présentent à leur apex, des touffes ciliaires dont l'orientation est parfaitement coordonnée par la voie de la polarité planaire. Les deux premiers gènes impliqués dans la PCP chez les mammifères, Vangl2 et Scrib1, ont été identifiés sur la base du phénotype de la cochlée chez les mutants. L'analyse de la localisation de Vangl2 dans l'organe de Corti a également révélé une localisation asymétrique proximo-distale et transitoire de la protéine, perpendiculaire à l'axe apico-basal classique. Cette asymétrie apparaît à la jonction entre deux types cellulaires : une cellule sensorielle ciliée et une cellule de soutien. J'ai pu montrer au cours de mes travaux de thèse que cette asymétrie était majoritairement due à une accumulation de Vangl2 du côté distal des cellules de soutien, et que dans une moindre mesure, Vangl2 pouvait ségréger du côté distal des cellules ciliées. Cette localisation subcellulaire très précise et limitée dans l'espace semble être indépendante de l'expression du gène Scrib1 dans les cellules ciliées. La délétion du gène Scrib1 dans les cellules ciliées m'a toutefois permis de mettre en évidence que ce gène avait un rôle autonome dans la régulation de la PCP, et que les cellules de soutien de l'organe de Corti pouvaient jouer un rôle prépondérant dans le contrôle de la PCP. Mes travaux ont également permis de mettre en évidence que GIPC1 avait un rôle dans la régulation de la PCP et le maintien de l'intégrité des touffes ciliaires des cellules sensorielles, et que le complexe GIPC1/Myosine VI pouvait réguler l'établissement de l'asymétrie de Vangl2 dans l'organe de Corti.
-Pcp
-Vangl2
-Cochlée
Several epithelia exhibit a second polarity perpendicular to the apico-basal axis, called planar polarity and that governs the orientation of structures such as stereocilia and hear. Our laboratory studies planar polarity, using mammalian cochlear sensory epithelium and we focus our studies on Vangl2, that we identified as the first mammalian planar polarity gene. Vangl2 encodes a four-transmembrane protein that contains a PDZ binding domain in its C-terminus tail. Vangl2 is asymmetrically located at the junction between mechanosensory hair cells and supporting cells, and this asymmetry appears important for planar cell polarity. I have shown in my thesis, using STED microscopy, that Vangl2 asymmetry is mainly due to an accumulation of Vangl2 to the distal side of supporting cells. I sought to dissect the molecular role of Vangl2 by analysing its trafficking within the cochlear epithelium. Deletion analysis shows that the last 12 amino acids, unlike its N-terminus tail are essential for Vangl2 endoplasmic reticulum sorting, its plasma membrane targeting and its function. Conditional mutant mice analysis show that Scrib1, which we have previously shown, interacts with Vangl2 through the PDZ binding domain of its C-terminal tail, is not the protein mediating this asymmetry. My work also highlight that GIPC1 had a role in the regulation of PCP and maintaining the integrity of hair bundles of sensory cells, and that the complex GIPC1/Myosin VI could regulate Vangl2 asymmetry in the organ of Corti.
-Pcp
-Vangl2
-Cochlea
Source: http://www.theses.fr/2010BOR21761/document

Sujets

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Informations

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 34 Mo

Extrait

Université Victor Segalen Bordeaux 2
Année 2010 Thèse N°1761

Thèse
pour le
DOCTORAT DE L’UNIVERSITE BORDEAUX 2

Mention : Sciences, Technologie, Santé

Option : Biologie Cellulaire et Physiopathologie

Présentée et soutenue publiquement
Le 2 Décembre 2010

par GIESE Arnaud, Pierre
Né le 14 Mars 1982 à Pau (64)

Régulation de la Protéine Centrale de la Polarité
Planaire Cellulaire Vangl2 dans l’Organe de Corti

Membres du Jury
Pr. Marc Landry Président du Jury
Dr. Nathalie Spassky Rapporteur
Dr. Aziz El Amraoui Rapporteur
Dr. André Le Bivic Examinateur
Dr. Cécile Duplàa Examinateur
Dr. Mireille Montcouquiol Directrice de Thèse
Remerciements
Remerciements

Je tiens à remercier les membres de mon jury, Pr Marc Landry, Dr André le Bivic, Dr
Nathalie Spassky, Dr Aziz El Amraoui, Dr Cécile Duplàa, pour avoir accepté de juger ce
travail de thèse.
Je tiens particulièrement à remercier Dr Aziz El Amraoui pour m’avoir accueilli dans
son laboratoire en janvier 2010 et m’avoir enseigné la dissociation des cellules de l’organe de
Corti.
Je remercie Dr Mireille Montcouquiol et Dr Nathalie Sans pour m’avoir accueilli dans
leur laboratoire et encadré lors de ce travail de thèse. J’ai apprécié les interactions
scientifiques et les nombreux congrès auxquels j’ai pu participer et présenter mes travaux.
Je remercie tous les membres et ex-membres du laboratoire : Elodie Richard,
Christelle Durand, François Loll, Muna Hilal, Maité Moreau, Nicolas Piguel, Marie-Claude
Donat, Chantal Médina, Déborah Scheffer, Cyrille Sage, Konstantin Glebov, Claire
Mazzocco, Daniela Arma, Julie Rumi et Christine Richard.
Je remercie Déborah Scheffer, Elodie Richard et Agnès Recart pour les nombreuses
activités extra-laboratoires que nous avons partagées.
Je remercie Jérome Ezan, Christelle Durand et Elodie Richard, sans oublier Mireille
Montcouquiol et Nathalie Sans pour les corrections apportées à ce manuscrit.
Je remercie ma famille pour leur soutien de tous les jours.


« I was asked by Stichting Museumnacht to make an illustration inspired by the Van Gogh Museum to be placed in front of Amsterdam
Central Station. I made a depiction of van Gogh's troubled life in contrast to the present and a brief invented history of the making of his
Sunflowers. Let's party like it's 1888! » Stefan Glérum
Photographie prise à Amsterdam à l’occasion du congrès FENS 2010.
1

Remerciements
Communications affichées


A. GIESE, S. WARMING, R. RACHEL, R. ERWIN-COHEN, EM. RICHARD, L.
TESSAROLLO, NG. COPELAN, NA. JENKINS, N. SANS, M. MONTCOUQUIOL.
Intracellular Trafficking of the Core Planar Cell Polarity Protein Vangl2 in Sensory Cells of
the Mammalian Cochlea. FENS 2010, Amsterdam (The Netherlands).
A. GIESE, S. WARMING, R. RACHEL, R. ERWIN-COHEN, EM. RICHARD, L.
TESSAROLLO, NG. COPELAN, NA. JENKINS, N. SANS, M. MONTCOU QUIOL.
Intracellular Trafficking of the Core Planar Cell Polarity Protein Vangl2 in Sensory Cells of
the Mammalian Cochlea . 2nd Joint Meeting of the french and Japanese Societies for
Developmental Biology 2010, Institut Pasteur, Paris (France).
A. GIESE, S. WARMING, R. RACHEL, R. ERWIN-COHEN, EM. RICHARD, L.
TESSAROLLO, NG. COPELAN, NA. JENKINS, N. SANS, M. MONTCOUQUIOL.
Intracellular Trafficking of the Core Planar Cell Polarity Protein Vangl2 in Sensory Cells of
the Mammalian Cochlea. ENINET Meeting 2010, Coimbra (Portugal).
A. GIESE, S. WARMING, R. RACHEL, R. ERWIN-COHEN, EM. RICHARD, L.
TESSAROLLO, NG. COPELAN, NA. JENKINS, N. SANS, M. MONTCOUQUIOL.
Intracellular Trafficking of the Core Planar Cell Polarity Protein Vangl2 in Sensory Cells of
the Mammalian Cochlea. Journée de l’Ecole Doctorale 2010, Arcachon (France).
A. GIESE, C. MAZZOCCO, EM. RICHARD, D. SCHEFFER, N. SANS, M. E.
MONTCOUQUIOL. GIPC1, a key regulator of hair bundle integrity and Vangl2 trafficking.
9e colloque des Neurosciences 2009, 26-29 May, Bordeaux (France).
A. GIESE, C. MAZZOCCO, EM. RICHARD, D. SCHEFFER, C. SAGE, N. SANS, M. E.
MONTCOUQUIOL. Identification of novel interactors for Vangl2. Journée de l’Ecole
Doctorale 2009, 18 April, Arcachon (France).
A. GIESE, C. MAZZOCCO, EM. RICHARD, D. SCHEFFER, C. SAGE, N. SANS, M. E.
MONTCOUQUIOL. Identification of novel interactors for Vangl2. Society for Neuroscience
2008, 15-19 November, Washington (USA).
2

Abréviations
Abréviations
aa acides aminés
ADN Acide désoxyribonucléique
APC Adenomatous Polyposis Coli
aPKC atypic Protein Kinase C
ARNm Acide ribonucléique messager
CCE Cellule Ciliée Externe
CCI Cellule Ciliée Interne
COS-7 African Green Monkey SV40-transfed kidney fibroblast cell
Crb Crumbs
CRD Cystein Rich Domain
C-terminale Extremité Carboxy Terminale
DC Deiter Cell
DEP Dishevelled, EGL-10, Pleckstrin
DIV Day in Vitro / Jours In Vitro
DIX Dishevelled-Axin
Dsh Dvl: Dishevelled
E16,5 ; E17,5 ; … Embryonnaire
EGF Epidermal Growth Factor
ENU N-Ethyl-N-NitrosoUrea
Fz Frizzled
GFP Green Fluorescent Protein
GSK3β Glycogen Synthase Kinase 3β
HEK293T Human Embryonic Kidney 293 cells
hsFz heat shock Frizzled
IHC Inner Hear Cell
IPC Inner Pillar Cell
JNK Jun N-terminal Kinase
kb kilo bases
LEF Lymphoid Enhancer-binding Factor
3

Abréviations
LGL Lethal Giant Larvae
MAGUK Membrane-Associated GUanylate Kinase
MDCK Madin-Darby Canine Kidney Cells
NICD Notch-1 IntraCellular Domain
NLS Nuclear localization site
N-terminale Extremité Amino Terminale
OHC Outer Hair Cell
OPC Outer Pillar Cell
P0 ; P1 ; … Post embryonnaire
pb paires de bases
PCP Planar Cell Polarity
PDZ PSD-95, DLG, ZO1
PDZ-BD PDZ - Binding Domain
ROCK RHO-associated kinase
RT-PCR Retro Transcription Polymerase Chain Reaction
SC Supporting Cell / Cellule de Soutien
sFRP: secreted Frizzled Related Protein
shRNA: short herpin RiboNucleic Acid
TCF T-cell Factor
Wnt/Wng Wingless
WT Wild Type
YFP Yellow Fluorescent Protein

4

Tables des matières
Tables des matières
REMERCIEMENTS ....................................................................................................................................................1
ABREVIATIONS..........................3
TABLES DES MATIERES .........................................................................................................................................5
LISTE DES FIGURES...............10
LISTE DES TABLES .................................................................................................................................................12
RESUME ......................................13
AVANT-PROPOS.......................................................................................................................................................14
INTRODUCTION15
LA POLARITE DROITE-GAUCHE.................................................................................................................................17
LA POLARITE APICO-BASALE....17
AUTRES TYPES DE POLARITE....18
CHAPITRE 1 : POLARITE PLANAIRE CELLULAIRE (PCP) ......................................................................21
1.1 DEFINITION ET GENERALITES.........................................................................................................................21
1.2 POLARITE PLANAIRE CELLULAIRE CHEZ LA DROSOPHILE............23
1.2.1 La PCP contrôle l’orientation des trichomes de l’aile de drosophile................................................23
1.2.2 La PCP contrôle la rotation des ommatidies de l’œil de drosophile.................25
1.2.3 Les gènes PCP sont organisés en deux cassettes de signalisation.....................26
1.2.4 La cassette de signalisation Fat/Dachsous/Four-jointed....................................................................28
1.2.5 La cassette de signalisation Frizzled/Flamingo ou gènes centraux de la PCP.30
1.2.5.1 Les gènes centraux de la PCP ......................................................................................................................... 30
1.2.5.2 Le « swirling pattern » des mutants de la cassette Frizzled/Flamingo 30
1.2.5.3 Origine des noms des gènes centraux de la PCP........................... 31
1.2.5.4 Les protéines centrales de la PCP ................................................................................................................... 32
1.2.5.5 Gain et perte de fonction des gènes centraux entraînent un phénotype PCP............... 35
1.2.5.6 Effet autonome et non autonome.................... 35
1.2.5.6.1 Effet cellule-autonome.....................................................................................................