Cil primaire, Autophagie, IFT20, ATG16L1, Phosphoinositides, Trafic membranaire

Le cil primaire est une structure présente à la surface de nombreux types cellulaires et participant directement à l'intégration de la signalisation associée aux contraintes mécaniques et chimiques. Par ailleurs, la voie macro-autophagique est un système de dégradation lysosomal qui permet aux cellules de s'adapter à diverses situations de stress. Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié la relation moléculaire et fonctionnelle entre l'autophagie et le cil primaire. En effet, la littérature récente montre que de nombreux types de stress cellulaire associés la signalisation du cil primaire et à la ciliogenèse stimulent également la machinerie autophagique. En outre, des travaux issus de notre équipe ont suggéré une connexion directe entre les voies ciliaire et autophagique, en réponse à la privation de sérum, par une mobilisation de vésicules transportant ATG16L1 (un acteur clé de la voix de l'autophagie) et d' IFT20 (un régulateur essentiel du trafic vésiculaire lié au cil primaire). Dans ce contexte, l'objectif précis de mon projet de doctorat était de caractériser le rôle de la mobilisation du complexe ATG16L1/IFT20 dans le dialogue encore mal caractérisé entre autophagie et le cil primaire en réponse au stress nutritionnel. Dans ce contexte, nous avons analysé les conditions physiologiques et les domaines protéiques qui régulent le complexe ATG16L1/IFT20, ainsi que l'aspect fonctionnel de l'interaction entre ces deux protéines au niveau de la ciliogenèse. Nous avons tout d' abord pu montrer qu'IFT20 et ATG16L1, qui colocalisent au niveau du centrosome, du cil primaire et du Golgi, interagissent indépendamment de l'état de la ciliogenèse. De façon originale, l'interaction entre ATG16L1 et IFT20 se produit également en absence des principaux régulateurs de l'autophagie (tels que ATG3 ou ATG5) suggérant que la mobilisation ATG16L1 que nous observons n'est pas liée à son implication classique dans l'autophagie. Nous avons de plus identifié la protéine Sec8 (associée au complexe Exocyst, impliqué dans le trafic post-Golgien) comme un nouveau partenaire dans le complexe IFT20/ATG16L1, mais seulement lorsque les cellules sont engagées dans la biogénèse du cil primaire. Notre étude nous a permis de démontrer que l'interaction entre ATG16L1 et ITF20 est dépendante du domaine WD40 d' ATG16L1 et qu'elle nécessite un motif nouvellement identifié dans la protéine IFT20. Enfin, nous avons montré que l'invalidation de l'expression d' ATG16L1 induit une augmentation de la longueur du cil primaire et affecte la signalisation ciliaire en réponse au stress. De façon intéressante, l'absence d'ATG16L1 altère la présence du PI4P au cil primaire (un lipide clé dans le trafic membranaire, également connu pour participer à la dynamique du cil primaire) n'est plus présent sur la membrane ciliaire, tandis que PI4,5P2, qui est normalement exclu des structures ciliaires, est artificiellement adressés aux cils anormaux observés dans les cellules ATG16L1 KO. Nous montrons enfin que la phosphatase INPP5E, localisée au niveau du Golgi et du cil primaire et responsable de la production PI4P à partir du PI4,5P2, est un partenaire du complexe ATG16L1/IFT20 au cours de la ciliogenèse et que la déstabilisation du complexe altère le ciblage de cette enzyme vers le cil primaire et affecte donc sa fonction locale. Ces résultat soulignent le rôle, jusqu'alors inconnu, d'ATG16L1 dans la production et le trafic du PI4P au niveau du cil primaire. Ainsi, les résultats présentés dans mon manuscrit de thèse suggèrent un rôle non canonique d'ATG16L1 dans le ciblage et le trafic vésiculaire vers le cil primaire et soutiennent l'idée que le dialogue entre IFT20 et ATG16L1 joue un rôle fonctionnel dans le contrôle de l'homéostasie cellulaire via le cil primaire.