D’importants défauts de trafic vésiculaire et de sécrétion sont associés à de nombreuses pathologies liées aux cancers, au diabète, et aux maladies neurologiques et psychiatriques. Le transport de composants vers la membrane plasmique, qui met en jeu le trafic vésiculaire, est crucial pour l’expression de protéines membranaires nouvellement synthétisées - molécules d’adhésion, récepteurs de facteurs de croissance et de guidage -, ainsi que pour l’arrivée de protéines et de lipides, la libération des hormones et des neurotransmetteurs [ 1], et même le transport du TCR (T-cell receptor) à la synapse immunologique [ 2]. Ce trafic est aussi nécessaire à la migration et au guidage des neurones et des cellules épithéliales [ 3, 4]. Dans ce contexte, les protéines SNARE (soluble N-ethylmaleimide sensitive factor [NSF] attachment protein receptor) interviennent dans la fusion membranaire, évènement final essentiel du transport vésiculaire, en donnant l’énergie nécessaire à l’étape de fusion des bicouches lipidiques [ 5].
Notre équipe a identifié et caractérisé depuis plusieurs années TI-VAMP (neurotoxin insensitive vesicle-associated membrane protein)/VAMP7, une protéine SNARE localisée sur des vésicules de sécrétion et impliquée dans l’exocytose insensible aux neurotoxines botuliques et tétaniques (responsables respectivement du botulisme et du tétanos). Depuis plus de dix ans, nous caractérisons le rôle du trafic membranaire impliquant TI-VAMP notamment en recherchant ses partenaires cellulaires par la technique de crible en double hybride chez la levure. Ce projet de recherche s’effectue en étroite association avec la société Hybrigenics.
Cette approche s’est révélée très prolifique. En 2003, nous avons montré que l’interaction de TI-VAMP avec AP-3 (adaptator protein-3), identifiée grâce à un crible, est déterminante pour le ciblage intracellulaire de TI-VAMP [ 6]. AP-3 est un manteau moléculaire interagissant avec la clathrine et impliqué dans le ciblage intracellulaire à partir de l’appareil de Golgi et des endosomes. Par ailleurs, les cribles réalisés avec TI-VAMP comme appât ont mis en évidence les partenaires de SNARE déjà connus comme les syntaxines 1 (STX1) et 3 (STX3), SNAP23 (synaptosomal-associated protein 23) et SNAP25. Ces molécules sont présentes à la membrane plasmique sous la forme de complexes TI-VAMP/STX1/SNAP25 ou TI-VAMP/STX3/SNAP23 qui permettent la fusion des vésicules intracellulaires avec la membrane plasmique.
En 2008, nous avons caractérisé le rôle de Hrb (human immunodeficiency virus rev binding protein), un autre partenaire de TI-VAMP, et montré son rôle dans l’endocytose dépendante de la clathrine [ 7]. Nous avons montré que TI-VAMP interagit avec VARP (Vps9 domain and ankyrin repeats containing protein), un facteur d’échange de la petite GTPase RAB21 [ 8]. Notre identification de l’interaction de TI-VAMP avec Varp a récemment été complétée par la structure des domaines d’interaction [ 9]. Dans un article récent, nous montrons que TI-VAMP est le point de départ d’un réseau moléculaire qui associe des protéines appartenant aux grandes classes de facteurs protéiques impliqués dans le trafic vésiculaire : le facteur d’échange VARP, la petite GTPase RAB21, un moteur moléculaire kinésine 1 (KIF5A) - un partenaire de VARP-, un facteur d’accrochage GOLGA4 (Golgin subfamily A member) – un autre partenaire de Varp-, et la spectraplakine MACF1 (microtubule-actin crosslinking factor 1) - un effecteur de RAB21 - liant l’actine et les microtubules [ 10]. L’identification de ce réseau moléculaire trouve son origine dans les cribles des partenaires de TI-VAMP, de ceux de VARP et enfin de RAB21. Nous sommes ainsi allés jusqu’à 3 partenaires connectés en série, en aval de notre protéine d’intérêt grâce aux différents cribles en double hybride (TI-VAMP→VARP→RAB21→MACF1) (Figure 1). Évidemment, chacune des interactions a été validée par une approche biochimique et une analyse fonctionnelle. Nous montrons ainsi que ce réseau permet de transporter les vésicules TI-VAMP à la périphérie cellulaire le long des microtubules, assurant ainsi la mise en place du phénomène d’exocytose. Ce travail démontre des liens biochimiques et fonctionnels forts entre des molécules centrales pour le trafic vésiculaire et offre une vue intégrée d’un processus de transport essentiel à la vie de cellules aussi diverses que des cellules épithéliales et neuronales.
 | Figure 1.
Réseau d’interactions moléculaires à partir de TI-VAMP. Les interactions identifiées dans nos cribles double-hybride et/ou par des approches biochimiques sont indiquées en bleu. Les autres interactions décrites dans la littérature apparaissent en rouge (la figure a été préparée grâce au logiciel Cytoscape®). |
