Academic literature on the topic 'Vésicules de sécrétion'

Le dossier thématique suivant a été rédigé par les étudiantes et étudiants de Master 1 de Biologie de l’École Normale Supérieure de Lyon à l’issue de l’UE Microbiologie Moléculaire et Structurale (2019-2020). Le Master de Biologie de l’ENS de Lyon, cohabilité par l’université Claude Bernard Lyon 1, accueille chaque année environ 50 étudiants en M1 et en M2 et propose une formation de haut niveau à la recherche en biosciences. Chaque étudiant y construit son parcours à la carte, en choisissant ses options parmi un large panel de modules, favorisant ainsi une approche pluridisciplinaire des sciences du vivant, et ce en relation étroite avec les laboratoires de recherche du tissu local, national et international. En participant à diverses activités scientifiques connexes aux UE de leur formation, les étudiants préparent également l’obtention du Diplôme de l’ENS de Lyon, qui valide leur scolarité à l’ENS. La rédaction du présent dossier, qui vise à transmettre de façon claire les messages issus d’une sélection d’articles scientifiques publiés récemment dans le domaine de la microbiologie, constitue l’une de ces activités connexes proposées aux étudiants. Les bactéries peuvent vivre en communautés dont la structure est régulée par de nombreuses interactions abiotiques et biotiques. Les interactions biotiques reposent sur des communications inter-bactériennes qui participent à la mise en place de relations de collaboration, de compétition ou de prédation. Ces communautés bactériennes peuvent en outre être en interaction avec des hôtes animaux, dans le cas des bactéries du microbiote ou des bactéries pathogènes par exemple, ou avec des virus parasites, les bactériophages. Le présent dossier illustre quelques aspects nouveaux de cette communication bactérienne, et de la façon dont les interactions bactéries/hôte ou bactéries/phages peuvent impacter cette communication. Deux nouvelles s’attardent sur des découvertes récentes autour du quorum sensing, une modalité de communication bactérienne permettant l’expression coordonnée des gènes à l’échelle de la population, en fonction de la densité de la population. La nouvelle intitulée « Le monoxyde d’azote : une arme du système immunitaire pour brouiller les communications entre bactéries » illustre comment le quorum sensing chez Staphylococcus aureus, une bactérie opportuniste, peut être affecté par un médiateur du système immunitaire de la souris. La nouvelle intitulée « Un bactériophage exploite le système de communication de son hôte bactérien pour entrer en cycle lytique » montre une stratégie étonnante par laquelle le phage VP882 décrypte des signaux issus du quorum sensing de la bactérie qu’il infecte pour réguler son propre cycle de réplication. Au-delà du quorum sensing, deux nouvelles décrivent de nouvelles modalités de communication inter-bactérienne. La nouvelle intitulée « Les nanotubes bactériens, acteurs de la compétition entre Bacillus subtilis et Bacillus megaterium » met en lumière le rôle des nanotubes, des structures de communication intercellulaire insoupçonnées jusque récemment chez les bactéries. La nouvelle intitulée « La bactérie Vibrio cholerae lyse les bactéries environnantes et assimile leur ADN qu’elle intègre dans son propre génome » illustre comment un système de sécrétion, qui permet l’injection d’effecteurs bactériens dans des cellules cibles, peut être exploité pour faciliter les transferts horizontaux de gènes chez les bactéries. Enfin, pour élargir la réflexion au monde des virus eucaryotes, deux nouvelles montrent comment l’infection virale peut interférer avec la communication entre cellules eucaryotes, sur l’exemple de la communication s’effectuant par l’intermédiaire de vésicules extracellulaires. La nouvelle intitulée « La sécrétion de vésicules extracellulaires par les plaquettes activées à l’origine de la létalité de la dengue ? » discute des mécanismes par lesquels le virus de la dengue déclenche la sécrétion de vésicules extracellulaires par les plaquettes, et des conséquences que cela peut avoir sur l’inflammation et le déclenchement de chocs hémorragiques. La nouvelle intitulée « Le coccolithovirus et Emiliania huxleyi : le détournement viral des vésicules extracellulaires » montre enfin comment ce virus d’algue unicellulaire exploite la communication intercellulaire de son hôte pour augmenter son pouvoir de diffusion au sein de la population, et des conséquences écologiques et géochimiques que cela peut entraîner à grande échelle.

L'exocytose est le processus cellulaire de fusion des membranes d'organites de sécrétion avec la membrane plasmique. Nous avons étudié les étapes d'arrimage des vésicules de sécrétion à la membrane plasmique et la dilatation du pore de fusion. Premièrement, nous avons étudié le rôle de la protéine adaptatrice Myrip qui forme un complexe avec 1, protéine Rab27a, présente à la surface des granules de sécrétion, et la Myosine~Va. De plus, Myrip également un domaine d'interaction avec l'actine. Nous avons montré que l'extinction de l'expression de Myrip provoque une redistribution des granules de la périphérie de la cellule vers la région péri-nucléaire, et que Myrip jouait un rôle dans l'arrimage des granules à la membrane plasmique. Le double rôle d'adaptateur pour la Myosine~Va et l'interaction propre du domaine C-terminal avec l'actine permet de coupler la rétention périphérique et l'arrimage à la membrane plasmique. Deuxièmement, nous avons étudié le rôle de Cdc42 dans la dilatation du pore de fusion. Nous avons montré que l'extinction de l'expression de la protéine Cdc42, de la famille des Rhô GTPases, réduisait le nombre d'événements de libération complète et rapide du contenu vésiculaire. En l'absence de Cdc42, la cinétique de dilatation du pore de fusion est plus lente. De plus, l'inhibition de Cdc42 provoque une augmentation de la proportion d'événements abortifs. Des mesures de forces ont montré une réduction de la tension de la membrane plasmique lors de l'extinction de l'expression de Cdc42. On peut également mimer les effets de CDC42 en inhibant la Myosine II, ce qui diminue également la tension de la membrane<br>Regulated exocytosis is a cellular process of fusion of secretory vesicle with the plasma membrane. We studied the docking step and the dilation of the fusion pore. First, we studied the role of the adaptor protein Myrip which forms a complex with Rab27a at the surface of secretion granules and Myosin Va. Myrip can also interact with actin. We showed that silencing Myrip changes the distribution of secretory granules from cell periphery to the peri-nuclear region. Myrip also plays a role in docking of granules at the plasma membrane. The double role of recruitment of Myosin Va to granules and interaction with actin allows to couple peripheric retention and plasma membrane docking. Secondly, we studied the role of Cdc42 in fusion pore dilation. We showed that silencing of Cdc42 decreases the number of full release exocytotic events, due to a slower kinetic of fusion pore expansion. Inhibition of Cdc42 triggers an increase of abortive fusion events. Membrane tension measurements showed a decrease in tension of Cdc42 silenced celles. The effect of Cdc42 can be mimicked by inhibition of Myosin II which decreases membrane tension as well

La sécrétion régulée d'hormones est un processus décomposable en plusieurs étapes : migration des granules de sécrétion (GS) vers la membrane plasmique (MP), accostage et arrimage des GS à la MP, exocytose ou fusion des GS avec la MP. Grâce à la microscopie de fluorescence à excitation par onde évanescente, nous avons observé et quantifié le phénomène de persistance de la forme d’une partie des GS après exocytose, ainsi que l’exocytose séquentielle de GS situés plus à distance de la MP. De manière surprenante, l’exocytose séquentielle représente ~25% des événements d’exocytose. L’analyse détaillée des trajectoires en 3 dimensions des GS avant leur fusion nous a montré qu’environ 40% des GS effectuent une transition de 20 nm vers la MP, puis fusionnent dans un délai de ~3 s. Cette observation originale de la transition entre l’accostage et l’arrimage des GS pourrait être la traduction d’évènements moléculaires impliqués dans l’amorçage des GS, nécessaire à la fusion.

La sécrétion régulée d'hormones est un processus décomposable en plusieurs étapes : migration des granules de sécrétion (GS) vers la membrane plasmique (MP), accostage et arrimage des GS à la MP, exocytose ou fusion des GS avec la MP permettant la libération du contenu des GS dans le milieu extracellulaire. Bien que très utiles, les méthodes électrophysiologiques et électrochimiques ne donnent d'informations ni sur la localisation ou les mouvements des GS avant fusion, ni sur le devenir de la membrane des GS après fusion. Plusieurs techniques d'imagerie in vivo cherchent à répondre à ces questions. La mieux adaptée est la microscopie de fluorescence à excitation par onde évanescente (TIRFM) qui permet d'observer les mouvements de GS individuels à proximité immédiate de la MP. Nous avons appliqué cette approche à l'étude de la sécrétion des cellules BON (lignée dérivée d'un carcinome). Leur stimulation a été faite par la technique du Ca cagé, appliquée pour la première fois en microscopie TIRF. Après exocytose, nous avons observé et quantifié le phénomène de persistance de la forme d'une partie des GS, ainsi que l'exocytose séquentielle de GS situés plus à distance de la MP. De manière surprenante, l'exocytose séquentielle représente ~25% des événements d'exocytose. L'analyse détaillée des trajectoires en 3 dimensions des GS avant leur fusion nous a montré qu'environ 40% des GS effectuent une transition de 20 nm vers la MP, puis fusionnent dans un délai de ~3 s. Cette observation originale de la transition entre l'accostage et l'arrimage des GS pourrait être la traduction d'évènements moléculaires impliqués dans l'amorçage des GS, nécessaire à la fusion.

Des études récentes d'invalidation du gène codant la chromogranine A (CgA) ont suggéré que cette protéine jouerait un rôle clé dans la biogenèse des granules de sécrétion (GS) au sein des cellules neuroendocrines. Néanmoins, les mécanismes moléculaires impliqués au cours de ce processus demeurent mal connus. Récemment, nous avons montré que l'expression de la CgA dans les cellules non-endocrines COS-7 induit la biogenèse de structures granulaires apparentées aux GS, capables de stocker et de sécréter la CgA et des hormones co-exprimées (NPY, GH), de manière calcium-dépendante. Les analyses des cellules COS-7 exprimant la CgA en microscope confocale et en vidéomicroscopie, associées à des approches biochimiques, ont permis d'établir des interactions entre les granules contenant la CgA, les microtubules et les filaments d'actine. Ces deux éléments du cytosquelette exercent des fonctions régulatrices sur le trafic intracellulaire et l'exocytose calcium-dépendante des granules contenant la CgA. Ces résultats suggèrent que la CgA est suffisante pour induire la biogenèse de GS et instaurer ainsi une voie de sécrétion régulée dans des cellules non-endocrines. Le clonage de la CgA de grenouille ayant révélé la conservation des régions N- et C-terminales au cours de l'évolution des vertébrés, nous avons émis l'hypothèse de leur implication en tant que déterminants fonctionnels de la CgA. Ainsi, nos résultats démontrent que les peptides conservés confèrent à la CgA sa capacité à former des GS et dirigent l'adressage et la libération régulée des hormones exogènes co-exprimées avec la CgA dans les cellules COS-7, ainsi que la POMC endogène dans les cellules corticotropes AtT20<br>The nature of the sorting signals for entry of proteins into the dense-core secretory granules (SG) and the molecular machinery required to generate SG remain unclear. Recent studies revealed that chromogranin A (CgA) deficiency is associated with hormone storage impairment, suggesting that CgA plays a major role in the formation of SG in neuroendocrine cells. The cloning of frog CgA revealed high conservation though evolution of the global acidity and of the terminal regions of the protein, suggesting that these features are essential for the biological activity of CgA. Expression of CgA in the non-endocrine COS-7 cells induced the formation of dense-core vesicles containing CgA. As SG in neuroendocrine cells, trafficking and exocytosis of CgA-containing granules required interactions with microtubules and actin filaments. These SG-like organelles were able to store hormones that could be released in a calcium-dependent manner. Deletion of the terminal regions of CgA resulted in a reorientation of the proteins from the regulated to the constitutive secretory pathway, indicating that these domains were essential for the formation of functional SG-like structures in COS-7 cells. Expression of CgA in the corticotrope AtT20 cells increased POMC levels in SG, whereas the expression of terminal deletion-mutants provoked retention of the hormone in the Golgi area. Thus, CgA, but not its truncated forms, promoted POMC sorting to the regulated secretory pathway. Our results demonstrate that CgA, through its conserved terminal domains, directs the formation of SG and the sorting and release of hormones

L'étude de différentes pathologies du système immunitaire associée à l'apparition d'un syndrome hémophagocytaire nous a permis de mettre en évidence un rôle déterminant de la fonction cytotoxique des lymphocytes T CD8+ dans le maintien de l'homéostasie lymphocytaire. Dans pratiquement toutes les pathologies génétiquement caractérisées qui évoluent vers l'apparition d'un syndrome hémophagocytaire, un effecteur de la voie cytotoxique dépendante des granules est mis en cause. C'est le cas en particulier des défauts en protéines hMunc13-4 et Rab27a, impliquées dans l'apparition d'une lymphohistiocytose familiale de type 3 et d'un syndrome de Griscelli. Ce travail permet de montrer que la fonction cytotoxique des lymphocytes T cytotoxiques et des cellules Natural Killer nécessite la coopération entre deux types d'organelles : les granules cytotoxiques contenant les effecteurs de la lyse (granzymes, Perforine. . ) et des vésicules dîtes « d'exocytose » de type endosomal, véhiculant les effecteurs de Pexocytose (Rab27a et hMunc13-4). Ces résultats suggèrent l'existence d'un phénomène de maturation rapide des granules lytiques, induit par la formation de la synapse immunologique. Nous mettons également en évidence une nouvelle isoforme de Slp2a, Slp2a-hem, interagissant avec la forme active de Rab27a et impliquée dans les processus d'arrimage des vésicules au niveau de la synapse immunologique. Nous montrons l'existence d'une interaction entre hMunc13-4 et Rab27a dans les cellules cytotoxiques, qui coordonnerait les étapes d'arrimage et d'amorçage de la fusion des granules cytotoxiques au niveau de la synapse immunologique<br>Several human inherited disorders are characterized by a functional impairment of the granule dependent cytotoxic pathway. Molecular characterization of these human conditions allowed to identify critical effectors of this cytotoxic pathway and highlighted the essential role of the cytotoxic activity in lymphocyte homeostasis. According to our previous work, the protein hMunc13-4 and Rab27a are one of these effectors which anomalies lead to Hemophagocytic Syndrom, in the context of Familial Hemophagocytic Lymphohistiocytosis type 3 and Griscelli Syndrome type 2. Here we show that the granule-dependent cytotoxic fonction of cytotoxic T lymphocytes and Natural Killer cells requires the cooperation of two types of organelles, the lytic granule and an endosomal-like "exocytic vesicle". In a first step of the secretory pathway, hMunc!3-4, independently of Rab27a, mediates assembly of recycling and late endosomal structures to constitute a pool of endosomal vesicles engaged into the regulated exocytic pathway. Cytotoxic-target cell recognition induces a rapid polarization of both types of organelles, which overlap and likely fuse at the cell-cell contact. In addition, hMunc13-4 has been identified as one of the effectors of Rab27a, potentially Connecting granule docking to granule priming at the Immunological Synapse. We have also shown that Rab27a recruits a previously unknown hematopoietic form of Slp2a (Slp2a-hem) on vesicular structures in peripheral CTLs. Following CTL-target cell conjugate formation, the Slp2a-hem/Rab27a complex colocalizes with perforin-containing granules at the immunological synapse, where it binds to the plasma membrane through its C2 domains

Les champignons sont les principaux agents pathogènes des plantes. Leur étude est donc essentielle pour contrôler les maladies et maintenir un bon rendement de production agricole. La nutrition de ces pathogènes est basée sur l'absorption de nutriments, préalablement dégradés par un arsenal d'enzymes lytiques secrétées. La sécrétion des protéines est assurée par le trafic intracellulaire mettant en jeu de nombreuses vésicules. Chez les champignons filamenteux, ces vésicules ont été visualisées en microscopie électronique mais le processus mis en jeu pour leur biogénèse n'est toujours pas élucidé. L'identification de ce mécanisme est un donc un prérequis pour comprendre la sécrétion de facteurs de virulence. Dans ce but, un mutant non pathogène altéré au niveau de l'expression du gène codant la chaine lourde de la clathrine a été sélectionné parmi une banque de mutants générés chez le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea. Le gène codant pour la chaine lourde de la clathrine est essentiel chez de nombreux organismes, ainsi un mutant dominant négatif de la chaine lourde de la clathrine a été généré et confirme la perte de pathogénicité. La caractérisation du mutant par une approche de protéomique a mis en évidence un défaut de sécrétion de 82 protéines incluant des facteurs de virulence connus. Un défaut de production de vésicules intracellulaires a également été constaté. Par ailleurs, le marquage de la clathrine à la GFP a permis de préciser sa localisation dans les cellules fongiques. Enfin, de façon surprenante, aucun défaut d'endocytose n'a été constaté au sein des mutants déficients en clathrine. Cette étude met en évidence pour la première fois le rôle essentiel de la clathrine dans le processus infectieux d'un champignon pathogène ainsi que son rôle dans a sécrétion de facteurs de virulence<br>Fungi are the most important plant pathogens on agricultural and horticultural crops. Study of fungal pathogens remains essential to understand pathogenic process and control plant diseases. These organisms secrete high amount of degrading enzymes involved in plant decomposition and they feed by absorption of degraded nutriments. Secretory proteins were described to be transported form Endoplasmic Reticulum and Golgi apparatus to extracellular space through intracellular vesicles. In filamentous fungi, intracellular vesicles were observed using electron microscopy but their biogenesis process is still unknown. Therefore, elucidation of the process and the identification of proteins involved in secretory vesicles biogenesis remains a challenge to understand virulence factors delivery. A nonpathogenic mutant altered in the expression of the gene coding for clathrin heavy chain was selected in a random mutant library generated in the necrotrophic pathogen Botrytis cinerea,. This gene is essential in many organisms, thus a clathrin dominant negative mutant was generated and confirming the nonpathogenic phenotype observed on several host plant. In eukaryotic cells, clathrin heavy chain is mainly described to be involved in endocytosis, but it is also essential for high density secretory vesicles formation in yeast. Characterization of the mutants using a proteomic approach revealed a secretion defect of 82 proteins including known virulence factors, as Plant Cell Wall Degrading Enzymes and elicitors. Furthermore, the clathrin mutant revealed a strong reduction of intracellular vesicles production. Clathrin was also localized in living cells using fluorescent GFP-tag protein. Endocytosis was also studied and surprisingly, any observable defect was observed for clathrin mutants. This study demonstrated for the first time the essential role of clathrin in the infectious process of a fungal pathogen and its role in virulence factors secretion

Les acides gras saturés (AGS) altèrent la fonctionnalité des organites dans de nombreux types cellulaires. Il a été proposé que ce processus, également nommé lipointoxication, puisse être responsable de plusieurs pathologies humaines telles que le diabète de Type 2.Au niveau cellulaire, l'accumulation d'AGS est associée à une augmentation du taux de saturation des phospholipides (PL) membranaires, les composants majoritaires des membranes des organites, mais également du taux de céramides, impliqués dans l'induction de l'apoptose.Dans une première partie de ce travail, nous avons étudié, chez le modèle cellulaire simple Saccharomyces cerevisiae, la contribution relative des PL saturés et des céramides à la cytotoxicité des AGS. Nous avons pu démontrer que les céramides agissaient à des étapes précoces de la voie de sécrétion, alors que les PL saturés impactaient des étapes plus tardives en altérant en particulier la formation de vésicules de sécrétion.Parallèlement, nous avons également constaté que le taux d'AGS était significativement augmenté dans les PL membranaires des patients atteints d'une maladie génétique, la mucoviscidose. La mutation la plus fréquente responsable de cette maladie, résulte en la rétention de la protéine correspondante dans le réticulum endoplasmique. Des molécules pharmacologiques, capables de corriger le trafic de la protéine à sa destination finale ont été isolées in vitro, mais des limitations importantes ont pu être observées lors des tests cliniques. Nous proposons dans le présent manuscrit que la lipointoxication liée aux AGS pourrait être un écueil important à l'utilisation des correcteurs actuels pour le traitement de la mucoviscidose<br>Saturated fatty acids (SFA) have been reported to alter organelle integrity in many cell types. This process, also known as lipotoxicity, has been proposed to be responsible for several human pathologies such as type 2 diabetes.At the cellular level, SFA accumulation is associated with an increase of the saturation rate of membrane phospholipids (PL), the major components of organelle membranes, and an increase of ceramides levels, implicated in apoptosis induction.In the first part of this work, we took advantage of a simple yeast-based model to study the relative contributions of saturated PL and ceramides to SFA cytotoxicity. We demonstrated that ceramides act early in the secretory pathway, while saturated PL impact the later steps, and particularly the formation of secretory vesicles.In parallel, we observed that SFA amounts were significantly increased in the membrane PL of cystic fibrosis (CF) patient cells. The most common mutation responsible for this genetic disease results in the retention of the corresponding protein in the endoplasmic reticulum. Pharmacological agents, which correct the mistrafficking of the protein, have been isolated in vitro, but they did not show significant improvements in clinical trials. We propose in the present manuscript, that SFA-related lipointoxication could be an important bottleneck for the use of these pharmacological agents in clinical trials

La sécrétion régulée d'hormones est un processus décomposable en plusieurs étapes. Les granules de sécrétion (GS) contenant ces hormones sont formés au niveau du réseau trans-golgien puis migrent jusqu'à la périphérie de la cellule. Ces hormones sont libérées dans le milieu extérieur par exocytose en cas de stimulation de la cellule. Grâce à l'observation des GS situés dans la région juxta-membranaire par microscopie de fluorescence à excitation par onde évanescente, les mouvements de ces organites ont été étudiés à l'échelle du granule unique. Une méthode d'analyse permettant la mise en évidence de comportements transitoires au sein des trajectoires tridimensionnelles des GS a été mise au point. Grâce à son application à l'étude des effets de drogues du cytosquelette et à des observations en double marquage, nous avons pu associer chaque type de mouvements décrit par les GS à un environnement particulier (GS lié à la membrane plasmique, au cytosquelette d'actine ou de microtubules). Nous avons de plus étudié le rôle du complexe protéique Rab27A/MyRIP/Myosine Va lors de la capture des GS en périphérie de la cellule et leur accrochage aux filaments d'actine.