Activation de la voie NF-kB par les protéines Tax des HTLV : Rôles des modifications post-traductionnelles et de la localisation de Tax

• Main Author: Bonnet, Amandine
• Other Authors: Paris 5
• Language: fr
• Published: 2012
• Subjects: Tax; HTLV-1; HTLV-2; Ubiquitinylation; SUMOylation; Corps nucléaire; NF-KB; Ubiquitinilation; Nuclear bodies
• Online Access: http://www.theses.fr/2012PA05T069/document

Le virus T lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1, Human T cell Leukemia Virus type 1) est l'agent responsable de la leucémie à cellules T de l'adulte, une prolifération maligne de lymphocytes T CD4+. L'activation constitutive de la voie NF-kB dans les lymphocytes T exprimant la protéine virale Tax s'est révélée primordiale pour la prolifération et la transformation induites par HTLV-1. Selon le modèle classique, Tax agit à deux niveaux de la voie NF-kB. Dans le cytoplasme, Tax active constitutivement le complexe IKK (IKB Kinase) en se liant à sa sous-unité régulatrice NEMO/IKKy. Dans le noyau, Tax interagit directement avec les dimères NF-kB dans des corps nucléaires Tax. L'ubiquitinylation et la SUMOylation de Tax ont été initialement décrites comme nécessaires pour l'activation de la phase cytoplasmique et de la phase nucléaire respectivement. Cependant, les mécanismes régulateurs des modifications post-traductionnelles de Tax restent difficiles à identifier car il n'a pas été possible d'étudier séparément l'ubiquitinylation et la SUMOylation de Tax.Au laboratoire, nous avons généré et caractérisé fonctionnellement un nouveau mutant de Tax qui nous a permis de découpler les rôles de l'ubiquitinylation et de la SUMOylation de Tax. Tax- P79AQ81A est ubiquitinylé de façon quantitativement similaire à Tax mais présente une forte réduction (80%) de SUMOylation. De plus, Tax-P79AQ81A ne forme pas de corps nucléaires. Néanmoins, ces deux défauts ne semblent pas préjudiciables pour la capacité du mutant à activer la voie NF-KB non seulement dans des lignées cellulaires mais également dans des lymphocytes T CD4+ primaires. En parallèle, nous avons montré que les corps nucléaires Tax sont rarement présents dans des lymphocytes T chroniquement infectés par HTLV-1, renforçant l'idée que ces structures ne sont pas requises pour l'activation de la voie NF-KB et probablement pas pour les autres fonctions de Tax. Enfin, nous avons démontré que les capacités d'activation de la voie NF-KB de différents mutants de Tax sont fortement corrélées à leur niveau d'ubiquitinylation mais pas de SUMOylation, confirmant que l'ubiquitinylation de Tax est la modification essentielle pour l'activation de la voie NF-KB.Le virus HTLV-2 ne possède pas les propriétés transformantes du virus HTLV-1 et les propriétés de la protéine Tax2 comparées à celles de Tax1 pourraient être à l'origine des différences de pathogénicité entre les deux virus. Notre étude a révélé que, de façon surprenante, l'activation de la voie NF-KB par la protéine Tax2 est non seulement indépendante de la SUMOylation et de la formation des corps nucléaires comme pour Tax1, mais également indépendante d'une quelconque ubiquitinylation, suggérant des mécanismes différents d'activation du complexe IKK parTax1 et Tax2.Nos études, aussi bien de la protéine Tax1 que de la protéine Tax2, nous ont donc permis de revisiter le modèle actuel d'activation de la voie NF-kB en démontrant l'impact mineur de la SUMOylation et en révélant une différence majeure en ce qui concerne le rôle de l'ubiquitinylation, distinguant les virus HTLV-1 et HTLV-2 === Human T cell Leukemia Virus type 1 (HTLV-1) is the etiological agent of adult T-cell leukemia (ATL), a CD4+ T-cell malignancy, Constitutive activation of the NF-KB pathway plays a crucial role in cell proliferation and transformation induced by HTLV-1, According to the classical model, Tax acts at two levels on the NF-KB pathway, In the cytoplasm, Tax activates the IKB kinase (IKK) complex by directly interacting with the regulatory subunit NEMO/IKKy, In the nucleus, Tax directly interacts with the NF-KB dimers in particular structures named Tax nuclear bodies, Both ubiquitinylation and SUMOylation were initially considered as critical for activation of the cytoplasmic or nuclear phase, respectively, However, the individual role of each modification was difficult to assess because of the lack of molecular tools allowing to study Tax ubiquitination and SUMOylation separately,In the laboratory, we functionally characterized a new Tax mutant, Tax-P 7 9AQ81A, which gave us the opportunity to uncouple Tax ubiquitination and SUMOylation, Indeed, Tax-P79AQ81A is ubiquitinated similarly to wild-type Tax but is severely reduced in SUMOylation, In addition, Tax- P 7 9AQ81A does not form nuclear bodies, However, despite these two severe defects, we found that the mutant is fully able to activate the NF-KB pathway not only in cells lines but also in CD4+ primary T cells, Moreover we showed that Tax nuclear bodies are hardly present in HTLV-1 chronically infected T cell lines, confirming the idea that these structures are not required for Tax-induced NF-KB activation and probably for other Tax functions, Finally, we demonstrated that ability of different Tax mutant to activate the NF-KB pathway is strongly correlated with their ubiquitination but not SUMOylation level, confirming that ubiquitination is the key Tax modification required for activation of the NF-KB pathway,In contrast to HTLV-1, the related HTLV-2 virus is not a transforming virus and therefore, the properties of the Tax2 protein compared to that of Tax1 could be responsible for the different pathogenicity of HTLV-2 and HTLV-1, We studied the post-translational modifications of Tax2 and surprisingly, found that Tax2-induced NF-KB activation is not only independent of SUMOylation and nuclear body formation but also of ubiquitination, suggesting different mechanisms of activation of the IKK complex by Tax1 and Tax2,In conclusion, our results led us to propose a new model for both Tax1- and Tax2-induced NF- KB activation in which SUMOylation has a minor role and in which the requirement of Tax ubiquitination distinguishes between HTLV-1 and HTLV-2