Caractérisation de la fonction I-BAR chez les kinases SLK et LOK, orthologues de Slik

La communication intercellulaire et la capacité des cellules à remodeler leur membrane sont des processus biologiques fondamentaux qui participent au développement, à la morphogenèse et à la prolifération cellulaire. Les cytonèmes, de fins prolongements riches en actine, jouent un rôle crucial en facilitant le transport ciblé de morphogènes à distance. Leur implication dans des processus tels que la prolifération ou la différenciation cellulaire est désormais reconnue, mais les mécanismes moléculaires régissant leur formation et leur régulation restent encore mal compris. Dans ce contexte, notre laboratoire, en collaboration avec celui de David Hipfner (IRCM), a identifié la kinase Slik comme un acteur clé de la biogenèse des cytonèmes. Slik appartient à la famille des kinases STE20 et se compose de trois parties : un domaine kinase, une région centrale non conservée et un domaine coiled-coil (CCD). Cette organisation lui confère une double fonction : d’une part, son domaine kinase phosphoryle les protéines ERM (Ezrin, Radixin, Moesin), renforçant la rigidité corticale des cellules ; d’autre part, son domaine CCD induit des déformations membranaires atypiques, capables de générer à la fois des protrusions et des invaginations — à l’opposé des protéines BAR classiques, qui favorisent des courbures de signe unique. Ainsi, Slik se distingue comme un modèle original reliant régulation du cytosquelette et remodelage membranaire. À partir de ces observations, nous posons l’hypothèse que les kinases SLK et LOK, homologues de Slik chez les mammifères, constituent une nouvelle famille de protéines apparentées aux protéines BAR mais présentant des propriétés uniques. Ces kinases pourraient intégrer un double rôle : la régulation de la dynamique actine–cortex par phosphorylation des ERM, et la déformation directe des membranes via leur domaine coiled-coil. Dans ce mémoire, nous poursuivons deux objectifs principaux. Le premier est de déterminer si, tout comme Slik, les kinases LOK et SLK possèdent une capacité à remodeler les membranes et à induire la formation de protrusions, et si cette fonction dépend de leur domaine coiled-coil. Des résultats préliminaires suggèrent déjà que cette fonction I-BAR est conservée chez SLK et LOK ainsi que dans leur domaine CCD. Cependant, il reste à confirmer ces observations et à déterminer la nature de ces structures. Nous chercherons également à savoir si, tout comme Slik, SLK et LOK peuvent déformer les membranes in vitro, notamment dans des vésicules géantes unilamellaires (GUVs). Le second objectif vise à étudier la régulation de cette déformation membranaire en analysant l’impact des phosphorylations situées sur les brins β sur la capacité de ces protéines à remodeler les membranes. Nous avons conçu différentes constructions mutantes de ces kinases (non phosphorylables ou phosphomimétiques) afin de comparer la formation de protrusions et la localisation membranaire. Cette approche permettra de tester l’hypothèse selon laquelle ces phosphorylations agissent comme un commutateur structural régulant l’équilibre entre l’activité kinase et la fonction de remodelage membranaire. En combinant ces approches, notre travail vise à établir les bases structurales et fonctionnelles d’une nouvelle famille de protéines BAR atypiques représentée par Slik, LOK et SLK. Ce projet ouvre des perspectives importantes pour comprendre les mécanismes de communication intercellulaire à longue distance, ainsi que leurs implications potentielles dans la tumorigenèse, où une dérégulation des cytonèmes et de la signalisation associée pourrait contribuer à la progression cancéreuse.