MTOR, Cellules épendymaires, GAS2L1, MCIDAS, E2F4, Cycle cellulaire, Sclérose tubéreuse de Bourneville, Cellules multiciliées

Le complexe 1 de la cible de la rapamycine chez les mammifères (mTORC1) est un régulateur clé qui intègre les facteurs de croissance et les signaux nutritifs de l'environnement pour coordonner la croissance, le métabolisme et le vieillissement grâce à la phosphorylation de différents substrats. L'activation aberrante de mTOR est à l'origine des mTORopathies, des malformations cérébrales caractérisées par une architecture et une morphologie cellulaire anormales, conduisant à l'épilepsie, à l'autisme et à d'autres comorbidités. Notre laboratoire a précédemment généré des modèles murins de Sclérose Tubéreuse de Bourneville (STB), une mTORopathie prototypique conduisant au développement d'hamartomes dans plusieurs organes. Les lésions périventriculaires provenant des progéniteurs au cours des premières années de la vie, d'où émanent des cellules épendymaires multiciliées, constituent une source importante de morbidité liée à la STB. La différenciation de ces cellules gliales est contrôlée par un certain nombre de régulateurs du cycle cellulaire, mais la manière dont la prolifération, la taille, la forme et la différenciation des cellules sont coordonnées reste énigmatique. L'objectif de ma thèse était de décrypter le rôle de la voie mTOR dans la différenciation épendymaire. Premièrement, nous avons modulé mTOR et étudié la différenciation épendymaire. Nous avons montré que la différentiation épendymaire est considérablement altérée après l'inhibition de mTOR par un traitement à la rapamycine. L'inhibition de mTOR réduit aussi l'expression des régulateurs du cycle cellulaire sans déclencher de réponse aux dommages de l'ADN, ce qui suggère un état de quiescence. Un sous-ensemble important de protéines régulées négativement sont les cibles des facteurs de transcription MCIDAS et E2F4, qui sont les régulateurs clés de la multiciliation. La surexpression de MCIDAS et d'E2F4 déclenche une augmentation frappante du nombre de cellules différenciées, insensibles au traitement à la rapamycine. Les deux protéines favorisent également l'activation de mTORC1, indiquant une boucle de rétroaction. Ensemble, ces données indiquent un « cross-talk » étroit entre l'activité de mTORC1 et MCIDAS/EF24 sur la différenciation des cellules épendymaires. Nous avons ensuite voulu découvrir de nouveaux substrats mTOR impliqués dans la différenciation épendymaire. Par analyse phosphoprotéomique, nous avons identifié GAS2L1 dont la phosphorylation est régulée négativement dans les cellules traitées à la rapamycine. Cette protéine est un cytolinker actine-microtubule impliqué dans la modification du cytosquelette, la progression du cycle cellulaire et le processus de division cellulaire normale. Nous avons montré que la régulation négative de Gas2L1 par le shRNA entraîne une diminution de la différenciation des cellules épendymaires. Nous avons également remarqué que les centrioles sont moins répandus non seulement dans les cellules régulées négativement par Gas2L1, mais également dans les cellules surexprimant la forme phosphomutante de Gas2L1. Étant donné que le traitement à la rapamycine entraîne une réduction de la surface occupée par les centrioles dans les cellules, ces résultats suggèrent que Gas2L1 est la cible mTOR impliquée dans le désengagement des centrioles, étape importante lors de la différenciation épendymaire.