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Thèse Année : 2012

Study of cellular responses to membrane damages

Etude des réponses cellulaires aux endommagements membranaires

Résumé

The integrity of cell membranes is essential for their survival and for the proper functioning of the cell. However, these membranes are constantly exposed to damage. The first part of this research concerns the study of plasma membrane repair following exposure to physical assaults and chemical or biochemical toxins. We describe a new mechanism for plasma membrane repair that involves the complex III of the ESCRT (endosomal sorting complex required for transport) machinery. Our observations suggest that the ESCRT machinery may be involved in removing damaged portions of the plasma membrane by budding. We believe that our results represent a valuable contribution to the field of ESCRTs. The second part of this study focuses on the cellular response to physical (laser) damage or chemical (by chemical cross-linking) damage of trafficking organelles. We demonstrate the involvement of the mechanisms of autophagy in response to endosome and Golgi apparatus damage. This response includes the rapid recruitment of the protein LC3 (main protein detectable on the membranes of mature autophagosomes). We have also shown the involvement of ubiquitination and the rapid recruitment of proteins p62 and NBR1, which are proteins that can bind both ubiquitin and LC3. The observed mechanism has much in common with other mechanisms of selective autophagy but reveals peculiarities such as the direct recruitment of LC3 on the membranes of damaged Golgi apparatus. Thus, our research includes the study of two cellular mechanisms of response to membrane damage that highlight the existence of mechanisms for systematic monitoring of homeostasis of organelles and the plasma membrane. These mechanisms are adapted to the specific nature of the damaged membranes. We show that damage to certain trafficking organelles (endosomes and the Golgi apparatus) triggers the response machinery of autophagy whilst damage to the plasma membrane induces a new repair mechanism involving the machinery of ESCRTs
L'intégrité des membranes cellulaires est essentielle à la survie et au bon fonctionnement de la cellule. Or, ces membranes sont constamment endommagées. La première partie de cette étude porte sur la réparation de la membrane plasmique perforée suite à l'exposition à des contraintes physiques, chimiques ou biochimiques. Nous décrivons un nouveau mécanisme de réparation de la membrane plasmique qui met en jeu le complexe III de la machinerie des ESCRT (endosomal sorting complex required for transport). Nos observations suggèrent que les ESCRTs seraient impliquées dans l'élimination de portions endommagées de membrane plasmique par bourgeonnement. Nos résultats portent une information novatrice dans le domaine des ESCRTs et pourrait aider à comprendre plus en détail le mode de fonctionnement des ESCRTs. La deuxième partie de cette étude porte sur la réponse cellulaire à l'endommagement physique (laser) ou chimique (par pontage chimique) d'organites de trafic. Nous montrons l'implication des mécanismes d'autophagie dans la réponse à l'endommagement des endosomes et de l'appareil de Golgi. Cette réponse comprend un recrutement rapide de la protéine LC3 (une des seules protéines détectables sur les membranes des autophagosomes matures). Nous avons montré également l'implication d'une ubiquitination rapide ainsi que du recrutement des protéines p62 et NBR1 (capables de lier à la fois l'ubiquitine et la protéine LC3). Le mécanisme observé présente de nombreux points communs avec d'autres mécanismes d'autophagie sélective mais révèle néanmoins des particularités comme le recrutement direct de LC3 sur les membranes de l'appareil de Golgi endommagé. Notre étude comprend donc l'étude de deux mécanismes cellulaires de réponse aux endommagements de membrane qui mettent en évidence l'existence de mécanismes de surveillance systématique de l'homéostasie des organelles et de la membrane plasmique. Ces mécanismes sont adaptés à la nature des membranes endommagées
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Dates et versions

tel-00831574 , version 1 (07-06-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00831574 , version 1

Citer

Ana Joaquina Jimenez. Study of cellular responses to membrane damages. Cellular Biology. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. English. ⟨NNT : 2012PAO66405⟩. ⟨tel-00831574⟩
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