Involvement of the death receptor Fas in the formation and secretion of extracellular vesicles
Implication du récepteur de mort Fas dans la formation et la sécrétion de vésicules extracellulaires
Résumé
In the last decade, the interest in the secretion of membrane vesicles, called extracellular vesicles (EV), has grown. EV, which are secreted by all cell types, have become major players in intercellular communication. They can act locally within a tissue or at a longer distance thanks to their ability to use blood circulation to diffuse within the body. EV consist of a lipid membrane and carry bioactive molecules (RNAs, proteins, lipids). They bind to target cells through their surface molecules and can directly engage receptor-mediated signaling and/or be endocytosed and transfer their content into the cytosol of the cell. EV have been associated with the modulation of many physiological or pathological functions such as cancer by having both pro- or anti-tumoral function. EV vary in size, composition, function and biogenesis mechanism. According to their mode of biogenesis, two main categories of EV are distinguished : microvesicles and exosomes. Microvesicles are produced by budding of the plasma membrane, while exosomes are generated according to a complex process dependent on intracellular endosomal transport. Apoptosis is a type of cell death that results in the dismantling of the cell by producing numerous EV. However, the exact mechanisms of apoptotic EV biogenesis, and in particular apoptotic exosomes (Apo-Exo), are poorly understood. Similarly, their composition and functions remain to be explored.Apoptosis is controlled by various environmental stimuli, including activation of death receptors of the TNF receptor superfamily (TNFR). Fas receptor is a death receptor expressed by most cells and plays a major role in regulating immune response, notably by ensuring the elimination of compromised cells (infected or cancerous) by cytotoxic T and NK cells. Fas activation also triggers non-apoptotic signaling pathways, controlling inflammation, differentiation and cell proliferation.Recent data of our laboratory demonstrate the interaction of Fas with Syntenin-1 (Synt-1), an essential protein involved in exosome biogenesis, suggesting that Fas activation may play a role in the secretion of this type of EV. The objectives of my thesis were to : i- determine if Fas is involved in the genesis of EV; ii- identify the mechanisms underlying the formation of these EV dependent or not of Synt-1; iii- analyze the content and functions of these EV.Our results show that the activation of Fas trigger an important secretion of Apo-Exo, which express Fas on their surface (Fas-Apo-Exo). Fas-Apo-Exo require activation of caspases, the endosomal transport of Fas and seem to involve a mechanism of biogenesis of exosomes which relies on ALIX-Synt-1 complex. Proteomic analysis of the content of exosomal vesicles reveals that they are enriched with membrane receptors with immunomodulatory functions. We show that these receptors co-interact and co-traffic with activated Fas receptor within the endosomal system to generate Fas-Apo-Exo expressing Fas together with these immune interacting proteins, suggesting that these EV have an immunomodulatory function.The data obtained during my thesis will pave the way of testing the use of Fas-Apo-Exo secreted during Fas-mediated apoptosis by cancer cells as biomarker of the immune response efficiency. Indeed, EV present the advantage of being easily isolated from blood, and their detection in patients is already used to identify certain pathologies, but also therapeutic responses.
Ces dernières années, l'intérêt porté à la sécrétion de vésicules membranaires, appelées vésicules extracellulaires (VE), n'a fait que grandir. Les VE, qui sont sécrétées par toutes les cellules de l'organisme, sont devenues des acteurs majeurs de la communication intercellulaire. Elles peuvent agir localement au sein d'un tissu ou à plus longue distance grâce à leur capacité à utiliser la circulation sanguine pour diffuser au sein de l'organisme. Les VE sont constituées d'une membrane lipidique et transportent des molécules bioactives (ARNs, protéines, lipides). Elles agissent en se fixant à des cellules cibles grâce à leurs molécules de surface et peuvent directement activer une réponse cellulaire et/ou être endocytées et libérer leur contenu dans le cytosol de la cellule. Les VE ont été associées à la modulation de nombreuses fonctions physiologiques ou pathologiques telles que le cancer en ayant un rôle pro- ou anti-tumoral. Les VE varient en taille, composition, fonction et mécanisme de biogenèse. Selon leur mode de biogenèse, on distingue deux catégories principales de VE : les microvésicules et les exosomes. Les microvésicules sont produites par bourgeonnement de la membrane plasmique, tandis que les exosomes sont générés selon un processus complexe dépendant d'un transport endosomal intracellulaire. L'apoptose est un type de mort cellulaire qui aboutit au démantèlement de la cellule en produisant de nombreuses VE. Cependant, les mécanismes exacts de biogénèse des VE apoptotiques, et en particulier des exosomes apoptotiques (Apo-Exo), sont peu connus. De même, leur composition et leurs fonctions restent à approfondir.L'apoptose est contrôlée par divers stimuli environnementaux, incluant l'activation des récepteurs de mort de la superfamille des récepteurs du TNF (TNFR). Le récepteur Fas est un récepteur de mort exprimé par la plupart des cellules et joue un rôle majeur dans la régulation de la réponse immunitaire, assurant notamment l'élimination des cellules compromises, infectées ou cancéreuses, par les lymphocytes T cytotoxiques et les cellules NK. L'activation de Fas déclenche également des voies de signalisation non-apoptotique, contrôlant l'inflammation, la différenciation et la prolifération cellulaire.Des données récentes du laboratoire démontrent l'interaction de Fas avec la Synténine-1 (Synt-1), une protéine essentielle de la biogenèse des exosomes, suggérant que l'activation de Fas pourrait jouer un rôle dans la sécrétion de ce type de VE. Les objectifs de ma thèse ont été de : i- déterminer si Fas est impliqué dans la genèse de VE; ii- identifier les mécanismes qui sous-tendent la formation de ces VE dépendants ou non de la Synt-1; iii- analyser le contenu et les fonctions de ces VE.Nos résultats démontrent que l'activation du récepteur Fas génère une forte sécrétion d'Apo-Exo, qui expriment Fas à leur surface (Fas-Apo-Exo). Les Fas-Apo-Exo requièrent l'activation des caspases, le transport endosomal de Fas et semblent impliquer un mécanisme de biogenèse des exosomes dépendant du complexe ALIX-Synt-1. L'analyse protéomique du contenu des vésicules exosomales révèle qu'elles sont enrichies en récepteurs membranaires aux fonctions immunomodulatrices. Nous montrons que ces récepteurs co-interagissent et co-trafiquent avec le récepteur Fas activé au sein du système endosomal afin de générer les Fas-Apo-Exo exprimant ces récepteurs, suggérant une fonction immunomodulatrice de ces VE.Dans le futur, les données obtenues pendant ma thèse permettront de tester la possibilité d'utiliser les Fas-Apo-Exo sécrétés lors de l'apoptose des cellules cancéreuses médiée par Fas comme biomarqueur de l'efficacité de la réponse immune. En effet, les VE présentent l'avantage d'être facilement isolées à partir du sang, et leur détection chez des patients permet d'identifier certaines pathologies, mais également des réponses thérapeutiques.
Origine : Version validée par le jury (STAR)