Caractérisation fonctionnelle de la protéine ANKS3 impliquée dans les ciliopathies rénales et étude de son rôle dans la régulation des ARNs
Functional characterization of the ANKS3 protein involved in renal ciliopathies and study of its role in the RNAs regulation
par Gweltas ODYE sous la direction de Sophie SAUNIER
Thèse de doctorat en Biologie cellulaire
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Monday 02 July 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Aspect génétique
  • Interactions ARN-protéine
  • Rein -- Maladies

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Mots clés
Cil primaire, Nephronophtise, Régulation ARN, Expression génique
Resumé
La Néphronophtise (NPH) est une néphropathie tubulo-interstitielle autosomique récessive, caractérisée par la présence d'une fibrose interstitielle massive et la formation de kystes. Elle est la cause majeure d'insuffisance rénale terminale chez l'enfant ou le jeune adulte. Elle peut être isolée ou syndromique, associée à des atteintes extrarénales. La NPH appartient aux ciliopathies, un ensemble de maladies multisystémiques causées par des mutations dans des gènes codant pour des protéines du cil primaire. Le cil primaire agit, à la surface de la plupart des cellules, comme un mécano et chimiosenseur contrôlant des voies de signalisation essentielles au développement et à l'homéostasie tissulaire (Shh, Wnt, signalisation PC2/Ca2). Vingt-trois gènes responsables de la NPH ont été identifiés (dont 14 dans notre laboratoire). Ils codent pour des protéines assurant des fonctions ciliaires telles que le contrôle de la composition protéique et de la signalisation ciliaire, à la base du cil (zone de transition (TZ)), au niveau du compartiment Inversine (CI), ou lors du transport intraflagellaire. Nous avons identifié une mutation faux-sens homozygote dans un nouveau gène, responsable d'une NPH associée à une fibrose hépatique. ANKS3 code une protéine connue pour interagir avec plusieurs protéines NPHP de la TZ (NPHP1), du CI (ANKS6, NEK8) ainsi qu'avec BICC1, une ribonucléoprotéine mutée dans les dysplasies rénales kystiques. Mon projet de thèse a porté sur la caractérisation de la fonction d'ANKS3 et de l'impact de la mutation humaine dans les processus cellulaires altérés dans les ciliopathies rénales. Ces études ont été réalisées à partir de différents modèles cellulaires: fibroblastes de patients, cellules tubulaires rénales IMCD3 déplétés pour Anks3 (ANKS3_KD) ré-exprimant la forme sauvage ou mutée. Mes travaux ont ainsi montré que la mutation ANSK3 diminue son interaction avec les composants de la TZ, NPHP1 et du CI, NEK8. Par ailleurs, l'absence ou l'expression de la forme mutée de ANKS3 perturbe la taille des cils et la biogenèse du CI. En effet, les composants du CI sont anormalement relocalisés le long du cil. Par ailleurs, une perturbation de la signalisation ciliaire de la voie Shh et de la localisation de la protéine PC2 au cil ont été observée dans les cellules ANKS3_KD ou mutantes. Cette dernière observation est confirmée dans le modèle du poisson zèbre muté pour anks3 (TALEN), qui présente une diminution de la motilité ciliaire associée à des altérations de la voie calcique dans la vésicule de Kupffer, conduisant à des défauts de latéralité (situs inversus). Outre ces défauts ciliaires, la perte ou la mutation de ANKS3 entrainent des défauts de polarité apico-basale dans les cellules IMCD, avec une diminution de la hauteur des cellules et un retard de la formation des jonctions serrées, un phénotype déjà observé dans les modèles mutés pour NPHP1. De façon concordante avec ces résultats nous avons observé une diminution de la stabilité des transcrits Nphp1 dans les cellules ANKS3_KD et mutantes. La réexpression de NPHP1 dans ces cellules restaure les défauts de polarité et de longueur des cils démontrant l'implication de la régulation des transcrits Nphp1 par ANKS3 dans ces phénotypes. Afin de préciser le mécanisme par lequel ANKS3 régule la stabilité des ARNs de Nphp1 et possiblement d'autres ARN ciliaires, nous avons étudié l'implication de son partenaire BICC1, connu pour lier et réguler les ARNs. Des analyses transcriptomiques par RNAseq et RIPseq sur des cellules ANKS3-KD en présence ou non de BICC1, ont permis de démontrer le rôle majeur d'ANKS3 au sein du complexe ANKS3/BICC1 dans la régulation de la dégradation par RISC/AGO2 de nombreux transcrits ciliaires et gènes de ciliopathies. L'ensemble de ces résultats permet de mettre en évidence un nouveau mécanisme de régulation des transcrits ciliaires par le complexe ANKS3/BICC1, dont les mutations causent des ciliopathies rénales.