Les projets du laboratoire portent sur l'étude de deux systèmes de signalisation caractérisés par des événements inductibles de protéolyse, aboutissant au transport nucléaire de facteurs de transcription. Un premier projet concerne la famille de facteurs de transcription rel/NF-kB, dont l'activité est contrôlée par des mécanismes de rétention cytoplasmique impliquant des molécules inhibitrices (appelées IkB) dont la dégradation est induite par une variété de signaux. Nous avons identifié la première maladie génétique humaine causée par des mutations dans un gène codant un composant de cette voie de signalisation (la protéine NEMO), ainsi qu’une série de pathologies causées par des mutations hypomorphes dans le même gène. Nous avons aussi généré des souris où une ou plusieurs des molécules inhibitrices IkB ont été invalidées, ainsi que d’autres où l’activité NF-kB a été inhibée de manière tissu-spécifique.

Un second projet porte sur le récepteur Notch qui transmet un signal à la suite de 3 étapes de protéolyse et du transport nucléaire de sa région intracellulaire : nous avons identifié un mécanisme de contrôle de cette activité qui implique la dégradation de la forme nucléaire de ce récepteur.

Nous avons démontré en collaboration avec un consortium international que la maladie génétique humaine connue sous le nom d'Incontinentia pigmenti (IP) est la conséquence de mutations dans le gène codant NEMO, la sous-unité structurale/régulatrice du complexe IKK qui joue un rôle central dans la voie de signalisation NF-kB. Ces mutations ont pour conséquence une déficience totale de cette voie de signalisation. En collaboration avec le groupe de JL Casanova (hopital Necker), nous avons montré que des mutations qui n'abolissent pas totalement la voie NF-kB se traduisent chez les patients mâles par une série de symptomes incluant en particulier un déficit de l'immunité innée et un syndrome appelé DEA (dysplasie ectodermale anhidrotique). En collaboration avec le groupe de K Rajewsky (Cologne, Allemagne) nous avons généré des souris portant une invalidation du gène Nemo, qui représentent un modèle pour la pathologie humaine IP. Nous avons finalement caractérisé une molécule (appelée NRP/FIP2) qui présente des analogies très fortes avec NEMO, qui est associée au sein d'un complexe de haut poids moléculaire avec des kinases, mais qui n'est pas impliquée dans la voie de signalisation NF-kB.

Suite à l'invalidation du gène codant l'inhibiteur IkBe, qui nous a permis de montrer que cette molécule joue un rôle dans la différenciation d'une des sous-populations de cellules T et le contrôle transcriptionnel de certaines immunoglobulines et cytokines, nous avons construit des souris déficientes en deux inhibiteurs, IkBa et IkBe. Le phénotype de ces souris est nettement plus sévère que celui des souris simple KO : elles meurent à la naissance et montrent une activité NF-kB augmentée, associée à une augmentation de l'expression de certains gènes-cibles. L'analyse des cellules lymphoïdes à E18,5 montre un déficit en cellules B matures, dû à une apoptose massive des cellules progénitrices. Des expériences de reconstitution dans des souris-hôtes ont identifié un rôle inattendu de NF-kB dans la migration des cellules B et T vers les organes lymphoïdes secondaires. Ces résultats confirment le rôle central de NF-kB dans l'homéostasie et la survie des lymphocytes, et suggérent qu'un déficit aussi bien qu’une augmentation de NF-kB peuvent induire des dysfonctionnements semblables.

En parallèle une approche permettant d'exprimer de manière inductible l'inhibiteur IkBa dans un tissu donné a été entreprise. Un effort particulier a été porté sur le cerveau, organe que des souris portant le gène lacZ sous le contrôle de sites de liaison pour NF-kB (construites précédemment dans le laboratoire) avaient montré comme étant un site important d'activité NF-kB. Dans cette optique la réponse aux signaux d'activation de NF-kB est aussi étudiée dans des neurones en culture.

Nous avons proposé un modèle selon lequel l'activation du récepteur Notch implique 3 étapes de maturation protéolytique. La première coupure est dûe à la furine et est nécessaire à l'expression à la membrane d'un récepteur fonctionnel. Une seconde étape de coupure, nécessaire à l'activation et dont le site est localisé dans la région extracellulaire, a été caractérisée. L'enzyme responsable a été identifiée, du moins dans certains tissus, comme étant TACE, une métalloprotéase impliquée dans la maturation du TNF. L'étape finale est dûe à une activité nommée g-secrétase, et aboutit à la libération de la région intracellulaire du récepteur qui est transportée dans le noyau où elle se comporte comme un co-activateur transcriptionnel. Nous avons récemment montré que l'activité de cette molécule est contrôlée par la voie ubiquitine-protéasomes : à la suite d'une étape de phosphorylation nucléaire, elle est reconnue spécifiquement par une ubiquitine-ligase nommée SEL-10, aboutissant ainsi à sa dégradation par le protéasome.

AYTAC Marie-Dominique

WEIL, Robert, CR1 CNRS

SIX Emmanuelle, thésarde

MOURGUIN-NAGUIN Stéphanie, agent de laboratoire