Projet ANR-11-BSV3-0004 – RacLig-HPI : Fonction de l'E3 ubiquitin-ligase de Rac1 dans l'invasion bactérienne et l'inflammation
Programme : Blanc - SVSE 3 - Microbiologie, immunologie, infectiologie (Blanc SVSE 3)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Emmanuel LEMICHEZ (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA)
Partenaires : Institut national de la santé et de la recherche médicale
Montant : 285000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Fonction de l'E3 ubiquitin-ligase de Rac1 dans l'invasion bactérienne et l'inflammationHace1 est un suppresseur de tumeur majeur dont la cible restait inconnue. Nous avons découvert que la GTPase Rac1 est une cible de HACE1 (Torrino 2011 Dev Cell). Nous démontrons l’implication de cet axe de régulation non seulement dans la tumorigénèse mais aussi le mode d’action des toxines bactériennes ciblant Rac1.
axe de signalisation RAC1/HACE1L’enjeu de nos études est de déterminer l’implication dans la régulation cellulaire de l’axe Rac1/HACE1 et de déterminer les conséquences de son ciblage par les toxines modifiant Rac1. Nous cherchons à définir les conséquences sur Rac1 de l’absence d’expression de HACE1 qui survient notamment dans les tumeurs. En parallèle nous cherchons à définir les interactants d’HACE1 et leur fonction dans l’infection et la tumorigénèse en relation avec l’augmentation d’activité de Rac1. L’objectif est de découvrir de nouveaux suppresseurs de tumeurs en lien avec l’infection bactérienne.
axe de signalisation RAC1/HACE1Nos études conduites par des approches de biologie cellulaire, génétique et biochimie nous permettent de définir de nouveaux acteurs de la régulation du suppresseur de tumeur HACE1 en lien avec son activité sur la GTPase Rac1.
Résumé de la soumission : L’augmentation de la durée de vie est largement due aux progrès faits en matière de lutte contre les bactéries pathogènes responsables d’infections aigues, du fait du développement de la vaccinologie et de l’antibiothérapie. En retour, ces progrès ont soulevé de nouveaux problèmes médicaux dus aux infections persistantes ou récurrentes responsables de maladies inflammatoires. Les maladies d’origine inflammatoire ont pour trait commun une réaction immunitaire, à l’origine induite, pour éliminer un pathogène ou se défendre d’une agression et dont la dérégulation cause des atteintes des tissus au détriment du patient. Une question de première importance est de définir des stratégies pour limiter l’inflammation sans pour autant abolir la capacité de l’hôte à combattre les pathogènes.Nous décryptons les interactions hôte pathogène contrôlées par Rac1, une GTPase de la famille des protéines Rho et régulateur clé de l’inflammation pour définir des régulateurs négatifs de cette GTPase. La GTPase Rac1 est notamment la cible de la toxine CNF1 des Escherichia coli uropathogènes (UPEC), un pathogène majeur dans les infections nosocomiales. Les dysfonctions des voies de signalisation contrôlées par Rac1 sont aussi impliquées dans des désordres immunitaires, le cancer et certains types de retards mentaux. Notre groupe étudie la toxine CNF1 des Escherichia coli uropathogènes, afin de mieux comprendre l’implication de cette toxine dans l’infection, et progresser dans la compréhension de la régulation de Rac1 et son implication comme régulateur clé des défenses de l’hôte. Notamment, Rac1 induit des réponses inflammatoires, la production d’espèces réactives de l’oxygène et contrôle la phagocytose. Nous avons établi que CNF1 induit une activation des GTPases Rho, maximale pour Rac1 (Flatau, 1997 Nature). Nos résultats indiquent que l’activation de Rac1 est essentielle à l’invasion des cellules par les UPEC invasion requérant aussi l’intégrine beta-1, la clathrine et le cytosquelette d’actine, comme pour beaucoup de bactéries invasives. Cette activation de Rac1 induit aussi une forte production de cytokines inflammatoires. De façon remarquable, nous avons établi que l’activation de Rac1 entraine une sensibilisation de cette GTPase à l’ubiquitylation et à la dégradation protéasomale (Doye, 2002 Cell). Du fait de l’importance des régulations cellulaires contrôlées par Rac1, il est essentiel de déterminer l’enzyme E3 ubiquitin-ligase responsable de l’ubiquitylation de Rac1 ainsi que son mode de régulation. Chez certaines bactéries pathogènes coexistent des facteurs activateurs et inhibiteurs de Rac1, posant la question de la fonction des dérégulations de Rac1 dans l’infection. La découverte de l’enzyme E3 ubiquitin-ligase de Rac1 doit permettre de découpler l’activation de Rac1 de sa dégradation pour répondre à cette question. En lien avec cette question majeure, l’étude de la régulation de Rac1 par ubiquitylation, dans la relation hôte pathogène, doit clarifier une signalisation majeure dans l’inflammation et l’invasion des tissus par les pathogènes. Elle est d’autre part d’intérêt potentiel en vaccinologie, considérant l’activité d’adjuvant pour la vaccination mucosale que possèdent les activateurs des GTPases Rho comme nous l’avons déterminé par l’étude de CNF1.
Résultats : Nous montrons que HACE1 régule négativement la forme active de Rac1. Nous relions la perte de cette régulation à la tumorigénèse en lien avec l’inflammation et la dérégulation du cycle cellulaire. Nous avons découvert de nouveaux liens entre HACE1 et certaines protéines impliquées dans des maladies génétiques humaine dont nous étudions l’implication dans l’axe de signalisation Rac1/HACE1.
Perspectives : Découverte de nouvelles molécules impliquées dans le cancer et l’infection pour le développement d’outils de diagnostique et identification de cibles thérapeutiques.
Publications et brevets : Ubiquitylation of active Rac1 by the E3 Ubiquitin-Ligase HACE1
Amel Mettouchi and Emmanuel Lemichez
?Journal of Small GTPases, 2012, http://dx.doi.org/10.4161/sgtp.19221
Torrino Stépahie, Thèse de Science de l’université de Sophia Antipolis (19/Juin/2012)
Régulation de la GTPase Rac1 par ubiquitylation et son rôle dans l’invasion cellulaire par les Escherichia coli uropathogènes.