2011TOU30087

THESE
THESE
En vue de l'obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Biologie cellulaire et moléculaire
JURY
Mme Nathalie Bonnefoy, DR CNRS, UPR 2167, Gif sur Yvette Rapporteur
Mr Patrice Xavier Petit, DR CNRS, UMR 8104, Paris Rapporteur
Mr Guy Lenaers, DR CNRS, INSERM U583, Monptellier Examinateur
Mr Alain Milon, Professeur d’Université, Toulouse III Président
Mr Laurent Emorine, DR CNRS, UMR 5547, Toulouse Directeur de thèse
Ecole doctorale : Biologie Santé Biotechnologie de Toulouse
Unité de recherche : UMR5547
Directeur(s) de Thèse : Mr Laurent Emorine
Présentée et soutenue par Diot Alan
Le 11 avril 2011
Titre : Relations structure/fonction de la dynamine mitochondriale Msp1: étude de ses
relations avec la membrane interne et de ses activités biochimiques

Remerciements
Je tiens à remercier en premier lieu les membres du jury Mme Bonnefoy,
Mr Lenaers, Mr Milon et Mr Petit d’avoir accepté de juger ce travail.
Un grand merci à Laurent pour ces nombreuses années où tu m’as fait
profiter de ton expérience et de ton esprit critique aussi bien dans la
science que sur notre société !
Au risque d’être redondant avec les étudiants qui m’ont précédé, merci
Pascale pour ton soutien de tous les moments et ta disponibilité qui font
chaud au coeur.
Je tiens aussi à remercier l’ensemble des membres de l’équipe des plus
anciens (Laetitia, Marie-Christine, Noélie, Valérie) aux plus jeunes
(Aurélie, Stéphanie, Thomas D., Oriane)…je parlais d’ancienneté dans
l’équipe bien sûr !! Une petite pensée pour ceux que j’ai connu pendant
la thèse et qui sont partis vers d’autres horizons (Thomas L., Delphine,
Farnoosh, Ingrid).
Un merci spécial à celles que je n’ai pas encore citées et avec qui j’ai
passé beaucoup de temps au labo et toujours dans la bonne humeur :
Marlène et Ambre (désolé Marlène il faudra t’occuper d’Ambre toute
seule maintenant…bon courage !).
Je remercie les membres des différents labos auxquels j’ai appartenu et
ceux auxquels je n’ai pas appartenu mais avec qui j’ai pu boire quelques
bières (les Gadaux, Gaëlle, Vanessa, Stéphane, Coralie, JC).
Bien sûr au cours de la thèse les amis sont importants qu’ils soient
toulousains (Romain et Isa, Thomas et Magalie, Alexandre (d’Ambre))
ou Gersois (Nico et Jenny, Flo, Guitou, Nadine et Dédé, Annick et Yo).
Parmi ces amis, spéciale dédicace à Benjamin pour les raquettes sans
raquettes, la rando-escalade et bien sûr les aventures à l’étranger, à
Barcelone, en Ecosse ou évidemment en Equateur…c’était lollifun !
Enfin merci à ma chérie qui m’a supporté et encouragé pendant la fin
de thèse et à ceux qui sont là depuis le début, ma famille et en
particulier ma maman qui m’a toujours soutenu dans mes choix.

I
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION....................................................................................................................................... 1
I-I. Les dynamines.........................................................................................................................................................3
I-I.1 Fonctions cellulaires..........................................................................................................................................4
a – Trafic vésiculaire.............................................................................................................................................4
b – Fission d’organelles ........................................................................................................................................4
c – Fusion d’organelles.........................................................................................................................................5
d – Cytokinèse.......................................................................................................................................................5
e – Activité antivirale et réponse immunitaire ....................................................................................................5
I-I.2 Structure protéique.............................................................................................................................................7
a – Les dynamines conventionnelles....................................................................................................................7
b - Les dynamines apparentées.............................................................................................................................8
I-I.3 Mécanisme d’action des dynamines conventionnelles....................................................................................8
a – Auto-assemblage.............................................................................................................................................8
b - Activité GTPase...............................................................................................................................................9
c – Rôle des dynamines dans la fission membranaire: mode d’action ........................................................... 11
d - Partenaires des dynamines ........................................................................................................................... 13
I-II. Les mitochondries.............................................................................................................................................. 17
I-II.1 Ultra-structure mitochondriale...................................................................................................................... 17
I-II.2 Le protéome mitochondrial........................................................................................................................... 18
a - Composante mitochondriale......................................................................................................................... 18
b – Composante nucléaire.................................................................................................................................. 19
I-II.3 Fonctions cellulaires...................................................................................................................................... 21
a – Phosphorylation oxydative .......................................................................................................................... 21
b – Rôle métabolique: cycle de Krebs, β−oxydation des acides gras, le fer .................................................. 23
c – Apoptose....................................................................................................................................................... 23
I-II.4 La cardiolipine, un phospholipide spécifique de la mitochondrie.............................................................. 24
a – Un phospholipide unique............................................................................................................................. 24
b – Biosynthèse et remodelage de la cardiolipine............................................................................................ 25
c – Importance cellulaire de la cardiolipine...................................................................................................... 27
I-III. Morphologie et dynamique mitochondriale.................................................................................................31
I-III.1 Les acteurs de la fission mitochondriale..................................................................................................... 31
a – Les acteurs essentiels ; Dnm1/Drp1 et Fis1................................................................................................ 31
b – Autres acteurs de la fission mitochondriale ............................................................................................... 33
c – Mécanismes d’action de Dnm1/Drp1 ......................................................................................................... 35
d – Existe-t-il une machinerie de fission de la membrane interne ? ............................................................... 35
I-III.2 Les acteurs de la fusion mitochondriale ..................................................................................................... 37
a – Les acteurs essentiels de la fusion de la ME; les mitofusines Fzo1/Mfn1/Mfn2..................................... 37
b – Les acteurs essentiels de la fusion de la MI; la dynamine OPA1/Mgm1/Msp1 ...................................... 39
c – Les autres acteurs de la fusion..................................................................................................................... 40
d – Mécanismes d’action de la dynamine OPA1/Msp1/Mgm1 ...................................................................... 41
I-III.3 Pertinence fonctionnelle de la dynamique mitochondriale ....................................................................... 44
a – Le maintien du génome mitochondrial....................................................................................................... 44
b – Structure des crêtes et apoptose .................................................................................................................. 45
c – L’adaptation métabolique............................................................................................................................ 46
d – Distribution cellulaire des mitochondries................................................................................................... 47
e – Neuro-dégénérescence et développement................................................................................................... 48
I-IV. Thématique et développements de la recherche.......................................................................................... 49