Etude de l’interaction entre un module de polarité Rho GTPase et l’environnement membranaire chez Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La polarité cellulaire, organisation asymétrique du matériel cellulaire dans l'espace et le temps, est fréquemment observée en biologie. Elle est nécessaire pour de nombreux mécanismes cellulaires essentiels allant de la division cellulaire et la migration au développement et la croissance polarisée. Comprendre comment la cellule génère et maintient cette polarité est crucial, les défauts de polarité étant liés à des maladies graves comme le cancer ou les maladies neurodégénératives. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la polarité cellulaire est établie lorsque le module de la Rho GTPase Cdc42, qui comprend le facteur d'échange de nucléotide guanine (GEF) Cdc24 et la protéine scaffold Bem1, localise à un unique site à la membrane plasmique pour activer Cdc42 et ainsi, établir un axe de polarité utilisé pour la croissance et la division cellulaire. Les mécanismes responsables de l'activation de Cdc42 à un site unique au cortex pendant l'établissement de la polarité sont essentiels mais largement inconnus. En utilisant des expériences complémentaires d'imagerie in vivo et des expériences in vitro, je mis en évidence que le ciblage avide du module de Cdc42 à la membrane plasmique implique des interactions multivalentes entre des lipides anioniques et le module de Cdc42. En détail, j'ai démontré que la combinaison de plusieurs phospholipides anioniques, comprenant PS, PI4P et PI(4,5)P2, est nécessaire à la localisation de Bem1 et Cdc24 in vivo. J'ai identifié des groupements cationiques interagissant avec des lipides (CLICs) dans l'extrémité N-terminale de Bem1 qui étaient nécessaires et suffisants pour interagir avec des phospholipides anioniques. Réduire l’interaction de Bem1 avec les lipides en mutant la séquence CLICs a fortement diminué la localisation de Bem1 au niveau du cortex ainsi que la signalisation de Cdc42. En plus des CLICs de Bem1, le domaine PX de Bem1 et le domaine PH de Cdc24 augmentent davantage l'avidité du module GTPase pour les lipides anioniques et la combinaison des trois domaines est essentielle pour l'établissement de la polarité cellulaire. Ces résultats définissent pour la première fois le mécanisme de ciblage avide des activateurs de Cdc42 à la membrane plasmique pendant l'établissement de l'axe de polarité.