Compétition pour une source commune de membrane

Au cours de la migration chimiotactique, l’expansion du lamellipode, à l’avant de la cellule, nécessite un apport supplémentaire de membrane, via une exocytose polarisée (Bretscher & Aguado-Velasco, 1998 ; Schmoranzer et al., 2003). Les travaux de Veale et al. (2010) ont identifié les endosomes de recyclage VAMP3-positifs comme étant une importante source de membrane, s’incorporant au lamellipode lors de la migration des macrophages (Veale et al., 2010). Pour ce faire, la R-SNARE VAMP3 doit former un complexe avec son partenaire Q-SNARE, Stx4/SNAP23, localisé à la surface cellulaire. La perte de l'un ou l’autre de ces acteurs inhibe la formation du lamellipode et altère la migration cellulaire. Parallèlement à l'incorporation de phospholipides supplémentaires, ce mécanisme permet le recyclage, au front de migration, des protéines d’adhésion, telles que les intégrines (Veale et

al., 2010). La protéine SNX18 a récemment été identifiée comme étant un régulateur positif

de l’autophagie. SNX1κ se localise dans le compartiment périnucléaire de recyclage, et

permet l’émanation de tubules Atg16L1- et la LC3-positifs, alimentant le phagophore (Knævelsrud et al., 2013). Sur la base de ces données, il est concevable que le compartiment périnucléaire de recyclage puisse constituer une « station de tri », délivrant des phospholipides de manière compétitive, pour l’expansion du lamellipode, ou la biogenèse des autophagosomes. L'expansion du lamellipode, déclenchée par les RCPG chimiotactiques, pourrait alors directement réduire le pool de phospholipides disponibles pour l’autophagie. Comment l'activation des RCPG, à la membrane plasmique, pourrait-elle influencer le trafic de membranes au niveau du compartiment périnucléaire de recyclage ? Nous avons démontré que le CXCR4 et l’UT inhibent la formation d’endosomes pré-autophagiques Atg16L1- positives, émanant de la membrane plasmique. Ceci pourrait alors réduire le pool d'Atg16L1 dirigé vers le compartiment périnucléaire de recyclage, et limiter ainsi la coalescence des vésicules Atg16L1- et Atg9-positives. Puisque la présence de ces deux protéines au sein de ce compartiment semble être nécessaire à l’adressage de vésicules autophagiques vers le

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phagophore, une inhibition de leur coalescence pourrait favoriser la formation de vésicules non-autophagiques, adressées au front de migration (Fig. 36).

2.2. Accumulation de protéines d’adhésion à l’avant de la cellule

L’apparition d’adhésions, au sein du lamellipode, ainsi que leur maturation, constituent une caractéristique fondamentale de la migration directionnelle. Nous avons démontré que la formation d’adhésions induite par le CXCR4 ou l’UT nécessite une répression de l'autophagie puisque i) la formation de ces adhésions est totalement bloquée par l'inhibition pharmacologique des calpaïnes ou la surexpression de l'Atg5 et ii) l'effet des RCPG peut être mimé par des ARN interférents ciblant l’Atg5. L’importance d’une inhibition de l’autophagie pourrait reposer sur le fait que plusieurs protéines des complexes d’adhésion sont ciblées par la machinerie autophagique. Les travaux de Tuloup-Minguez (2013) ont démontré que des vésicules contenant l’intégrine �1 peuvent être co-localisées avec la LCγ. L’inhibition de l’autophagie par des ARN interférents ciblant l’Atgγ ou l’Atg5 ralentit la dégradation de

l’intégrine �1 et favorise sont recyclage à la membrane plasmique. Par ailleurs, la kinase Src,

une protéine signalisante essentielle des complexes d’adhésion, se relocalise rapidement des complexes d’adhésion vers les autophagosomes lors du détachement cellule-matrice (Sandilands et al., 2012). Plus récemment, un certain nombre de protéines d’adhésion ont été identifiées comme étant des cibles de l’autophagie sélective. C’est le cas de la paxilline, la vinculine et la zyxine qui, au cours du désassemblage des adhésions, sont dirigées vers le phagophore par le récepteur cargo NBR1. De plus, la paxilline possède son propre motif LIR,

lui permettant d’interagir directement avec la LCγ (Sharifi et al., 2016).

En accord avec un rôle de l’autophagie dans le désassemblage des complexes d’adhésion, il a été démontré qu’une inhibition globale de l’autophagie par des ARN interférents ciblant les protéines Atg entraine l’accumulation d’adhésions larges et inefficaces qui entravent la migration (Kenific et al., 2016 ; Sharifi et al., 2016). Ces derniers résultats pourraient paraitre en contradiction avec nos travaux, démontrant que l’inhibition de l'autophagie est nécessaire au chimiotactisme induit par le CXCR4 ou l’UT. Il faudrait cependant faire preuve de prudence lors de l'interprétation d’études de migration utilisant des ARN interférents dirigés contre des protéines Atg. L'inhibition globale de l'autophagie par cette méthode pourrait mimer les effets d’une exposition des cellules à une concentration homogène de chimiokine, plutôt qu’à un gradient. Il est donc concevable que l'activation des RCPG chimiotactiques, à l'avant des cellules, permet une inhibition locale de l’autophagie

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phospholipides, essentielle à l’expansion du lamellipode. L’inhibition de l’autophagie au front de migration permettrait également de protéger les acteurs de la migration d’une dégradation autophagique. L’autophagie resterait active, à distance des RCPG chimiotactiques, afin de participer au désassemblage de larges adhésions.

2.3. Accumulation, à l’avant de la cellule, de protéines impliquées dans le remodelage du cytosquelette d’actine

Les récepteurs chimiotactiques activent des voies de signalisation qui coordonnent la réorganisation du cytosquelette d’actine. De manière intéressante, plusieurs protéines impliquées dans ce remodelage peuvent être dégradées par autophagie. Une analyse protéomique des précurseurs autophagiques Atg16L1-positifs a permis l’identification de plusieurs protéines clés de l’expansion du lamellipode : la twinfiline, WIPF1, la cortactine et la cofiline 1 (Morozova et al., 2015 ; Fig. 37). De plus, il a été démontré que la forme active de RhoA, ainsi que son activateur GEF-H1, peuvent être ubiquitinylés et reconnus par la protéine cargo p62, avant d’être dirigés vers la machinerie autophagique (Belaid et al., 2013 ;

Yoshida et al., β016). L’inhibition de l’autophagie, par des ARN interférents ciblant l’Atg5,

s’accompagne d’une accumulation de RhoA et une polymérisation de l’actine sur toute la périphérie cellulaire. De manière intéressante, les travaux de Belaid et al. (2013) indiquent que la polymérisation intense d’actine est, en fait, délétère à l’avancée de la cellule. Ici encore, ces données suggèrent que l’inhibition de l’autophagie, par les RCPG chimiotactiques, devrait être localisée au lamellipode afin d’y concentrer les principaux acteurs de la migration cellulaire chimiotactique.

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Figure 37 : Analyse protéomique des endosomes pré-autophagiques Atg16L1-positifs. Les flèches indiquent des protéines impliquées dans le remodelage du cytosquelette d’actine. Extrait de (Morozova et al., 2015).