Cells are in constant adaptation to environmental changes to ensure their proper functioning. When exposed to different stressors, cells activate specific pathways to trigger adaptive modifications. Those changes can be mediated by selective modulation of gene and protein expression as well as by post- translational modifications, such as phosphorylation and proteolysis. Protein cleavage, as a controlled and limited post-translational modification, is involved in diverse physiological processes such as the maintenance of protein homeostasis, activation of repair pathways, apoptosis and the regulation of proliferation. The role of proteolysis has been widely studied in apoptosis but very little has been done on cells subjected to non-lethal forms of stress. Consequently, in this thesis we assessed by quantitative proteomics the proteolytic landscape in two cell lines subjected to low cisplatin concentrations used as a mild non-lethal stress inducer. This landscape was compared to the one obtained in the same cells stimulated with cisplatin concentrations inducing apoptosis. These analyses were performed in wild- type cells and in cells lacking the two main executioner caspases: caspase-3 and caspase-7. Ninety-two proteins were found to be cleaved at one or a few sites (discrete cleavage) in low stress conditions compared to four hundred and fifty-three in apoptotic cells. Many of the cleaved proteins in stressed cells were also found to be cleaved in apoptotic conditions. As expected in apoptotic cells, ~90% of the cleavage events were dependent on caspase 3/caspase 7. Strikingly, upon exposure to non-lethal stress, no discrete cleavage was detected in cells lacking caspase-3 and caspase-7. This indicates that the proteolytic landscape in stressed viable cells fully depends on the activity of executioner caspases. These results suggest that the so-called executioner caspases fulfill important stress adaptive responses distinct from their role in apoptosis.
Furthermore, the analyses of protein expression changes induced by both apoptosis and mild stress conditions additionally highlighted a possible role for the protein APOBEC3C in these contexts.
In conclusion, this project provides a better understanding of the homeostatic mechanisms occurring in these stress situations.
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Chacune des cellules dont notre corps est composé s'adapte constamment aux changements qui se produisent autour d'elles. L'un des mécanismes utilisés pour les cellules pour s'adapter est connu comme protéolyse et celui-ci implique la coupure des protéines présentes dans les cellules.
Lorsque certains agents nocifs mettent en danger l'existence des cellules, elles développent des mécanismes pour survivre, mais si les dommages qu'elles subissent sont graves, les cellules activent des signaux pour mourir de façon contrôlée et afin de ne pas altérer l'équilibre autour d'elles. Dans ce type de décès, connu sous le nom d'apoptose, la protéolyse d'un grand nombre de protéines se produit. La plupart de ces coupures sont causées par les protéases caspase-3 et caspase-7.
Ainsi que la protéolyse est une caractéristique fondamentale du processus d'apoptose, on ne sait pas si celle-ci a la même importance quand le dommage subi par les cellules n’est pas mortel. Pour cette raison, dans cette thèse, nous avons analysé, à l'aide de la protéomique quantitative, l'étendue de la protéolyse lorsque les cellules subissent un stress non mortel, en utilisant deux lignées cellulaires.
Par la suite, nous avons comparé l'ensemble des protéines coupées dans cette situation avec celui qui est obtenu dans les mêmes lignées cellulaires lorsqu'elles sont soumises à l'apoptose. En outre, ces expériences ont été répétées après avoir éliminé la caspase-3 et de la caspase-7 de ces cellules.
Nous avons obtenu que quatre cent cinquante-trois protéines étaient coupées quand les cellules se trouvaient en apoptose, tandis que quatre-vingt-douze étaient coupées lorsque les cellules étaient soumises à un stress non létal. La plupart de ces dernières avaient également été coupées durant l'apoptose. Comme prévu, la coupure de la plupart des protéines qui ont été coupées au cours de l'apoptose dépendait de la caspase-3 / caspase-7. Il a été intéressant d'observer que lorsque les cellules dépourvues de caspase-3 et de caspase-7 étaient soumises à un stress non létal, il n'y avait aucune coupure d'aucune de protéines qui avaient été coupées en présence des caspases. Cela indique que la protéolyse qui se produit dans les cellules viables soumises au stress dépend totalement de caspase-3 et caspase-7. De plus, cela suggère que ces caspases sont importantes dans le processus d'adaptation des cellules au stress pour survivre. Cette fonction est très différente de celle qu'elles remplissent pendant l'apoptose, où elles favorisent la mort cellulaire.
Cette étude fournit également des informations sur les changements d'expression des protéines dans ces circonstances. Avec tout cela, ce projet nous permet de connaître un peu mieux les mécanismes homéostatiques qui interviennent lors de l'apoptose et quand le stress auquel les cellules sont soumises n'est pas mortel.