Elucider le dialogue entre les mécanismes de régulations des complexes du protéasome via la spectrométrie de masse structurale

Le protéasome 20S est un complexe multimérique composé de quatre anneaux heptamériques (αββα), responsable de la majorité de la dégradation des protéines cellulaires et d'autres fonctions, y compris la protéostasie, l'inflammation, la réponse immunologique, l'apoptose. Son activité accrue ou diminuée a été impliquée dans la pathogenèse de nombreuses maladies humaines, ce qui en fait une cible thérapeutique prometteuse. Trois inhibiteurs sont déjà utilisés pour le traitement de myélomes, et cette avancée majeure s'étend actuellement à d'autres pathologies en cherchant des médicaments toujours plus spécifiques. Des travaux importants ont été consacrés à l'analyse de la structure et de la fonction du protéasome. Cependant, en raison de sa complexité et de son hétérogénéité, l'un des défis est de déchiffrer sa dynamique. Ce projet de doctorat vise ainsi à étudier l'interaction entre les différents niveaux de régulation du protéasome (composition des sous-unités, liasion avec des activateurs et modifications post-translationnelles ou MPTs), en utilisant des approches de MS structurale, et à rechercher de nouveaux inhibiteurs spécifiques à chaque paire de 20S-activateur. Nous avons établi une stratégie expérimentale efficace pour la caractérisation moléculaire et la quantification relative des protéasomes 20S grâce à la top-down MS, dans le contexte de maladies inflammatoires. Ceci a permis de mettre en évidence des MPTs, l'induction d'immunoprotéasome, ou les variations de composition et d'assemblage des complexes de protéasome en lien avec des variants génétiques chez des patients souffrant de syndromes auto-inflammatoires associés au protéasome. Cette approche, combinée aux données de bottom-up MS, permet d'étudier les conséquences moléculaires et fonctionnelles de changements de protéoformes de sous-unité 20S et/ou les variations d'interactions préférentielles entre les sous-types de protéasome et les régulateurs, sans avoir recours à la biologie moléculaire. L'approche développée dans cette thèse offre une caractérisation approfondie des différentes protéoformes 20S en un temps d'analyse raisonnable et peut être directement appliquée à des échantillons cliniques ou de patients, peu abondants et/ou rares. Nous avons ensuite étudié l'effet des activateurs PA28 et d'inhibiteurs connus sur la structure et la dynamique du protéasome 20S. Les résultats ont confirmé que PA28β a une boucle d'activation moins flexible que PA28α et que l'incorporation de PA28β dans l