Un nouvel acteur dans la sécrétion des granules lytiques: la kinésine-

Concernant le transport terminal du granule lytique en direction de la synapse, une étude réalisée par notre équipe a permis d’identifier la kinésine-1 (Kif5b, KLC1) comme moteur moléculaire capable de réguler ce transport terminal (Kurowska 2012).

a) Structure moléculaire de la kinésine-1:

La kinésine-1 est une protéine hétéro-tétramérique composée d’un homodimère de chaînes légères KLC (Kinesin light chain, 64 kDa) et d’un homodimère de chaînes lourdes KHC (Kinesin heavy chain, 120 kDa). Chez la souris la sous-unité KHC est codée par trois gènes Kif5a, Kif5b et Kif5c. Le gène Kif5b est exprimé de manière ubiquitaire (Gudkov 1994) alors que Kif5a et Kif5c sont retrouvés au niveau des cellules neuronales (Kanai 2000). La sous-unité KLC est codée par trois gènes KLC1, KLC2 et KLC3 mais KLC1 est l’isoforme majoritaire exprimé au niveau des LTc (Kurowska 2012) et mastocytes (Munoz 2016).

La chaîne lourde de la kinésine-1 est composée d’un domaine moteur globulaire, d’un cou, d’une tige et d’une queue globulaire. Le domaine moteur contient le site de fixation à l’ATP et

Figure 28: Schéma récapitulatif du mécanisme d’exocytose des granules lytiques

VAMP2 ? STX conformation fermée C2 _C2 STX conformation ouverte Endosome de recyclage Endosome tardif Rab27a Rab7 Rab11 MUNC13-4 Lysosome contenant la perforine et les granzymes Maturation LYST / MUNC13-4 Transport terminal Rab27a Arrimage Rab27a / SLP1 / SLP2/ SLP3 Munc13-4?? SLP1/SLP2/ SLP3 Fusion STX11 / MUNC18-2 / Munc13-4 (Rab27a?) / SNAP-23? / VAMP2?

SNAP23? STX11 MUNC18-2 Ha bc S NARE Pe pti de N-term Ca2+ SYT7 ? Signal d'activation

le site d’ancrage aux microtubules. Ce domaine hydrolyse l’ATP, convertissant ainsi l’énergie chimique en énergie motrice. La tige formée de domaines «coiled-coil» est nécessaire à la mise en place du mouvement et à la dimérisation de la kinésine-1. La chaîne légère (KLC) est composée de deux domaines. Un domaine N-ter qui interagit avec la tige de la chaîne lourde et un domaine C-ter connu pour interagir avec les cargos grâce à son domaine TPR (tetratricopeptide repeat). La chaîne légère de la kinésine-1 est donc capable de recruter les cargos mais la queue globulaire de la chaîne lourde en est aussi capable (Skoufias 1994)(Figure 29).

b) Implication de la kinésine-1 dans le transport terminal des granules lytiques:

La kinésine-1 est capable de se lier à la GTPase Rab27. En effet une étude précédente réalisée en 2009 a permis de mettre en évidence une interaction entre Slp1/Rab27b et la kinésine-1 par le biais de la protéine CRMP2. Cette interaction serait nécessaire pour le transport antérograde des vésicules le long des axones neuronaux (Arimura 2009). Au niveau des LTc la kinésine-1 serait aussi capable de lier Rab27a par le biais cette fois-ci de la la protéine Slp3. En effet Rab27a interagit avec Slp3 (Fukuda 2002) et ce complexe serait capable de recruter la kinésine-1 pour réaliser le transport terminal du granule lytique en direction de la synapse. Effectivement, l’inactivation de Kif5b (utilisation d’un mutant dominant négatif) et/ou de Slp3 induit des défauts de sécrétion des granules lytiques sans interférer dans la polarisation du MTOC et des granules au niveau du MTOC (Kurowska 2012) (Figure 30A).

Ainsi le transport terminal du granule serait réalisé en deux temps: les moteurs de type dynéine permettraient une première polarisation des granules en direction du MTOC, le MTOC se polariserait suite à l’activation du LTc puis la kinésine-1 interviendrait dans le transport terminal du granule pour son adressage à la synapse par l’intermédiaire de Rab27a/Slp3 (Figure 30B).

c) Autres fonctions assurées par la kinésine-1:

Néanmoins le rôle de la kinésine-1 ne se restreint pas au transport des granules lytiques au niveau des LTc. En effet, un grand nombre d’études s’intéressent au rôle de la kinésine-1 dans de nombreux types cellulaires. Ainsi cette protéine joue un rôle important dans le développement et la fonctionnalité des neurones, elle permet le transport de nombreux organites ou molécules. De plus, elle intervient dans les mécanismes d’autophagie, dans le trafic endosomal mais aussi dans le transport de pathogènes ou de virus comme le VIH. Voici donc ci-dessous une liste non

Figure 29: Schéma de la structure de la kinésine-1

Domaine moteur

Chaîne lourde Chaîne légèreIsoformes: KLC1 KLC2 KLC3 Hydrolyse de l’ATP Liaison aux microtubules

Fixation des cargos Isoformes: Kif5a Kif5b Kif5c Tige coiled-coiled Dimerisation Flexibilité Queue globulaire

exhaustive des diverses fonctions de la kinésine-1.

La kinésine-1 intervient au niveau neuronal: Elle permet notamment le transport des

récepteurs GABAA(Gamma-aminobutyric acid type A)(des inhibiteurs de la neurotransmission) à

la surface des neurones en interagissant avec la protéine GABARAP (GABAAR-associated

protein) (Nakajima 2012). Elle permet aussi le transport des récepteurs à la neurotrophine (Trk)

impliqués dans la différenciation/élongation neuronale et dans la formation des axones. Le transport se fait via l’interaction entre la kinésine-1 et Trk par le biais du complexe Slp1/Rab27b/ CRMP2 (Arimura 2009). Elle intervient dans la mise en place de la polarisation du neurone. En effet, l’AMPK (AMP-activated protein kinase) est capable de phosphoryler la chaîne légère de la kinésine-1 pour induire la dissociation du complexe kinésine-1/PI3K (phosphoinositide 3-kinase). Cette localisation anormale de la PI3K induit alors des défauts de polarisation du neurone (Amato 2012).

En 1999, les premiers patients atteints d’une mutation dans le locus SP10 sont diagnostiqués et souffrent de paraplégie spastique 10 (SPG10) (Reid 1999). Un peu plus tard la même équipe découvre que la mutation touche le gène qui code pour la kinésine-1 (Kif5A) (Reid 2002). Les paraplégies spastiques sont des maladies neurodégénératives caractérisées par des troubles de la marche (raideurs musculaires = spasticité) avec une perte de force des membres inférieurs. La SPG10 est caractérisée notamment par une neuropathie sensorimotrice. En 2012 Karle et ses collègues, à l’aide de souris déficientes pour KIF5A, démontrent que la kinésine-1 serait impliquée dans la survie et le développement des axones et dendrites des neurones moteurs en régulant le transport axonal des mitochondries. Son absence conduirait alors aux défauts observés chez les patients, à savoir une dégénérescence axonale qui affecte

Figure 30: A)Test de dégranulation (Shift de l’expression de CD107) dans des LTc transfectés avec la kinésine-1

contrôle ou son dominant négatif (Kurowska 2012). B) Schéma récapitulatif du mécanisme de transport des granules lytiques à la synapse.

principalement les axones les plus longs responsables de l’innervation des neurones moteurs des membres inférieurs(Karle 2012).

La kinésine-1 intervient dans les mécanismes d’autophagie:L’autophagie est une voie de dégradation biologique qui permet la séquestration et la dégradation des composants du cytoplasme ou d’organites au sein d’un autophagosome. La kinésine-1 participerait à ce processus en transportant les vacuoles autophagiques en direction de la périphérie (Fader 2012).

La kinésine-1 permet le transport de molécules: La kinésine-1 permet le transport du

récepteur à la transferrine en direction de la périphérie en interagissant avec la molécule AP-1

(activator protein 1) présente sur les endosomes de recyclage (Maritzen 2010). Elle pourrait être impliquée dans le transport des molécules SNARE au niveau de la membrane plasmique. En effet, la kinésine-1 est capable de se lier à SNAP-23 et SNAP-25 et permet leur recrutement en périphérie (Diefenback 2002; Morton 2010). Elle est aussi capable de transporter la STX1 au niveau des axones neuronaux via son interaction avec FEZ1 (Fasciculation and élongation protein zeta 1) (Chua 2012).

La kinésine-1 intervient dans le transport des organites: La kinésine-1 contrôle le positionnement des mitochondries en interagissant avec la protéine Miro (Mitochondrial Rho GTPase) par l’intermédiaire de la protéine adaptatrice Milton (Wang 2009) et des lysosomes par le biais d’Arl8b (ADP-ribosylation factor-like protein 8B), SKIP (SKI-interacting protein) et BORC au sein des cellules (Tanaka 1998; Campbell 2014; Farias 2017). Elleest impliquée dans le trafic

des vésicules endosomales issues du réseau trans-golgien (Schmidt 2009) et notamment celui

des endosomes de recyclage via AP-1 (Maritzen 2010) et des endosomes tardifs par le biais des protéines FYCO1 (Five and coiled-coil domain containing 1) et protrudine (Raidborg 2016). La kinésine-1 régule également le transport des mélanosomes dans les mélanocytes grâce à SKIP qui interagit avec Rab1A (Ishida 2015). Elle est aussi capable de moduler la localisation des composants nécessaires à l’assemblage des myofibrilles au niveau des cellules musculaires en interagissant avec la desmine (Wang 2013). Pour finir, elle permet la sécrétion d’insuline en contrôlant le transport des vésicules qui en contiennent au niveau des cellules β-pancréatiques

(Cui 2011).

La kinésine-1 intervient lors d’infections: La kinésine-1 permet la dissémination du pathogène intracellulaire Salmonella _{en permettant le transport des vésicules contenant la} bactérie vers la périphérie de la cellule puis vers les cellules voisines grâce à la protéine Arl8b

(Kanjuk 2011). Elle est impliquée dans l’infection au VIH en permettant l’import nucléaire du virus par le biais de son interaction avec FEZ1 qui interagit avec la capside virale (Malikov 2015). La kinésine-1 permet également l’export des virions du virus de la Vaccine via son interaction avec la protéine virale F12 (Morgan 2010). Pour finir elle permet la dissémination du virus de Herpes

Simplex 1 en le transportant le long des axones neuronaux par l’intermédiaire d’un protéine de

Chapitre III: Le mécanisme de sécrétion des LRO dans les