L'activité de la voie mTOR soutient la biogenèse des lysosomes dans l'embryon précoce d'oursin

Dans les cellules somatiques, la voie de signalisation mTOR est décrite comme orchestrant l'équilibre entre les processus anaboliques et cataboliques, régulant ainsi l'homéostasie métabolique. En règle générale, l'activation de mTOR favorise la biosynthèse des lipides, des protéines et des nucléotides tout en inhibant les processus cataboliques tels que la biogenèse des lysosomes. Dans cette étude, en utilisant l'oursin Paracentrotus lividus comme modèle, nous découvrons un système biologique dans lequel les fonctions anaboliques et cataboliques de mTOR sont découplées. En utilisant un anticorps dirigé contre la forme 37Thr/Thr46 de 4E-BP comme marqueur de l'activité mTOR, nous avons démontré que l'activité mTOR est maintenue après la fécondation pendant au moins les deux premières heures de développement. L'analyse SunSET nous a permis de déterminer que cette activité de la voie mTOR est essentielle pour stimuler la synthèse protéique pendant cette période. Par des approches de microscopie confocale, nous avons également montré qu'une population de compartiments acides présentant des caractéristiques de lysosomes - pH acide, capacité à fusionner avec des vésicules d'endocytose - apparaît en réponse à la fécondation. Nous avons ensuite décrit que l'utilisation d'inhibiteurs de la voie mTOR induit une diminution du nombre de lysosomes formés dans l'embryon. Ceci suggère que dans l'embryon précoce d'oursin, mTOR n'inhibe pas la formation des lysosomes comme observé dans les cellules somatiques, mais que son activité est en fait requise pour la formation de ces compartiments. L'utilisation d'inhibiteurs transcriptionnels indique que mTOR ne régule pas la biosynthèse des lysosomes via la transcription comme décrit dans les cellules somatiques. D'autre part, nous avons montré que la traduction est nécessaire à la formation des lysosomes dans l'embryon d'oursin, non seulement par l'utilisation d'inhibiteurs de traduction, mais aussi par l'étude des données présentes dans le translatome de l'oursin Paracentrotus lividus. L'analyse de ces données indique que la probabilité de traduction en réponse à la fécondation d'ARNm codant pour des protéines impliquées dans la composition des lysosomes est significativement plus élevée que pour un ARNm aléatoire. L'analyse par qPCR du recrutement de quatre ARNm codant pour des protéines lysosomales suggère que la traduction de ces acteurs est dépendante de l'activité de la voie mTOR. L'ensemble de ces données nous permet de proposer l'hypothèse que mTOR régule la formation des lysosomes via la traduction au cours du développement embryonnaire précoce de l'oursin. Ces résultats remettent en question le rôle traditionnel de mTOR en tant que commutateur entre l'anabolisme et le catabolisme, et ouvrent de nouvelles perspectives sur le rôle de cette voie de signalisation.