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Notre laboratoire a montré précédemment que le facteur NGF est produit par les cellules de cancer du sein et non par les cellules épithéliales mammaires normales. De plus, le NGF est un puissant facteur mitogène et anti-apoptotique pour les cellules de cancer du sein. Dans le cadre de ce travail, nous avons voulu déterminer l’implication du NGF dans l’angiogenèse tumorale ainsi que les mécanismes mis en jeu. Nous avons montré que le NGF est un puissant facteur angiogénique ayant un rôle essentiel dans la vascularisation tumorale dans des modèles expérimentaux chez la souris SCID. De plus, le NGF exerce des effets pléiotropiques sur les cellules endothéliales in vitro avec une intensité similaire au VEGF, le facteur angiogénique prototypique. Par ailleurs, l’effet stimulateur du NGF sur l’invasion des cellules endothéliales dépend de l’activation de son récepteur à activité tyrosine kinase TrkA et des voies de signalisation en aval telles que les voies PI3K/Akt et NO synthase. Enfin, nous avons montré que l’effet angiogénique du NGF est dévolu en partie à une activité du VEGF, puisque la neutralisation du VEGF à l’aide d’un anticorps conduit à une diminution de l’angiogenèse induite par le NGF. Ceci peut s’expliquer par le faite que le NGF augmente la sécrétion du VEGF par les cellules endothéliales et les cellules de cancer du sein. De façon intéressante, nous avons montré que la neurotrophine NT-4/5 exerce également un effet angiogénique in vitro.

Our laboratory has previously shown that the neurotrophic factor NGF (Nerve Growth Factor) is specifically produced by breast cancer cells and not by normal mammary epithelial cells. Furthermore, NGF is a powerful mitogenic and anti-apoptotic factor for breast cancer cells. To investigate the implication of NGF in breast cancer development, we wanted to determine its possible role in tumor angiogenesis and the underlying mechanisms. First, we showed that NGF is a powerful angiogenic factor playing an essential role in tumor vascularization in experimental models performed using SCID mice. Furthermore, NGF exerts pleiotropic effects on endothelial cells in vitro with intensity similar to VEGF. Moreover, NGF-stimulated invasion of endothelial cells depends on the activation of its receptor tyrosine kinase receptor TrkA and the downstream signaling pathways such as PI3K / Akt and NO synthase. Interestingly, we showed that angiogenic effect of NGF is partially due to VEGF, as NGF can increase secretion of VEGF by both endothelial cells and breast cancer cells; furthermore, neutralizing antibody against VEGF strongly reduces NGF-induced angiogenesis. In addition, we showed that neurotrophin factor NT-4/5 also exerts an angiogenic effect in vitro.

Advisors/Committee Members: Le Bourhis, Xuefen (thesis director).

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Les plantes détectent les pathogènes dans leur environnement et s’y adaptent pour survivre. Le groupe Stress Signalling de l’IPS2 cherche à décrire les mécanismes cellulaires mis alors en jeu et à proposer des stratégies permettant de développer des cultures plus résistantes aux stress. Les modules Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) semblent être des acteurs clés de la transduction du signal: ils sont en effet très rapidement activés par de nombreux stress et notamment par les Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Des approches de génétique, utilisant des mutants perte-de-fonction, ont montré que ces modules MAPKs régulaient de nombreux aspects de l’adaptation des plantes à leur environnement.Dans notre laboratoire, nous avons précédemment identifié des mutations capables de rendre les MAPKs de la plante modèle Arabidopsis thaliana constitutivement actives (CA). L’objectif de mon projet était de clarifier les rôles spécifiques des MAPKs activées par le PAMP flg22 à l’aide de ce nouvel outil. Pour cela, j’ai créé des plantes exprimant des CA MAPKs et j’ai caractérisé leur phénotype en conditions normales de croissance ou lors d’interactions avec des pathogènes. Je me suis particulièrement intéressé à la MAPK MPK3. J’ai montré que des plantes exprimant une version CA de MPK3 avaient un phénotype d’auto-immunité caractérisé par un nanisme associé à la mort cellulaire spontanée et à une accumulation de formes activées de l’oxygène. Des études métabolomiques, transcriptomiques et de génétique ont permis de préciser les réponses régulées par cette MAPK. J’ai en particulier montré que le phénotype des plantes CA-MPK3 était dépendant de la protéine EDS1 (Enhanced Disease Susceptibility 1), un régulateur primordial des réponses aux pathogènes, et partiellement dépendant de l’acide salicylique. J’ai également créé et caractérisé des plantes exprimant des formes CA de MPK6 et MPK11.En conclusion, mon travail tirant partie des mutations CA a permis de proposer de nouveaux rôles spécifiques pour certaines MAPKs activées par le stress. Mes résultats préliminaires suggèrent également que les plantes exprimant des CA MAPK peuvent présenter une meilleure résistance aux pathogènes.

Plants can detect pathogens in their environment and adapt to survive it. The Stress Signalling group in IPS2 aims to decipher cellular mechanisms occurring after pathogens detection and to propose strategies to develop stress-resistant crops. Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) modules define key actors of signal transduction. MAPKs are indeed quickly activated in response to various stresses including pathogens-associated molecular patterns (PAMPs). Genetic approaches using loss-of-function mutants showed that MAPK modules regulate many aspects of plant adaptation to their environment.In our laboratory, we previously identified mutations which render MAPKs constitutively active (CA) in the plant model Arabidopsis thaliana.The main objective of my thesis was to clarify the specific roles of MAPKs activated by the PAMP flg22 using…

Advisors/Committee Members: Colcombet, Jean (thesis director).

▼ Dans les cardiomyocytes, la concentration intracellulaire de Ca2+ doit être finement régulée pour maintenir l’homéostasie calcique. La protéine Stromal interaction molecule 1 (STIM1), qui joue un rôle important dans le maintien des niveaux intracellulaires de Ca2+ des cellules non excitables en opérant l’entrée capacitative de Ca2+ (SOCE), est aussi présente dans les cardiomyocytes. Plusieurs études démontrent que STIM1 et le SOCE jouent un rôle important dans le développement de l’hypertrophie des cardiomyocytes. De plus, récemment, un nouveau rôle de STIM1 a commencé à émerger. STIM1 pourrait moduler l’expression de certains canaux calciques à la membrane plasmique en régulant leur trafic intracellulaire. Le but de l’étude était d’identifier des partenaires d’interaction de STIM1 dans l’optique de révéler le mécanisme par lequel STIM1 induit l’internalisation d’un canal calcique voltage-dépendant. Les protéines recueillies par le pull-down à partir des lysats de coeurs de rats avec une colonne d’affinité composée du domaine ERM de STIM1, ont été analysées en spectrométrie de masse. La protéine Muscle related coiled-coil (MURC), une protéine de la famille des Cavin, a été retenue comme partenaire d’interaction potentiel de STIM1. Comme elle est exprimée dans les cardiomyocytes et dans les cellules musculaires squelettiques, qui sont des cellules où la régulation de la signalisation calcique est primordiale pour le bon fonctionnement des tissus et qu’elle semble interagir avec STIM1, qui est un acteur important de la signalisation calcique, notre objectif s’est élargi et nous avons investigué sur l’implication de MURC dans la signalisation calcique en général. Nous avons donc confirmé par co-immunoprécipitation que le domaine ERM de STIM1 interagissait avec MURC. Puis, par des essais d’imagerie calcique, nous avons démontré que la surexpression de MURC pouvait provoquer différentes réponses dans différents types cellulaires en fonction de l’activation de la mobilisation calcique. En effet, nous avons observé une augmentation du SOCE qui est indépendante de la voie RhoA/ROCK dans les cellules HEK293T, une diminution de l’entrée de calcium médiée par un récepteur (ROCE) qui est pourrait être dépendante de la voie RhoA/ROCK dans les cellules T6.11 et une diminution de l’activation de RhoA de façon dépendante de l’activation du SOCE dans les cardiomyocytes HL-1. Nous avons aussi montré que MURC pouvait interagir à la membrane plasmique avec les protéines Orai1, qui sont les protéines formant les canaux CRAC (Ca2+ release-activated Ca2+) du SOCE et ce de façon dépendante de l’activation de STIM1. Enfin, les résultats de cette étude suggèrent que MURC est un partenaire d’interaction de STIM1 impliqué dans la signalisation calcique. En effet, MURC peut moduler l’activation de RhoA, ce qui pourrait induire l’internalisation de canaux calciques. De plus, son interaction avec STIM1 et Orai1 pourrait notamment faire un pont facilitant l’interaction entre STIM1 et Orai1 ce qui aurait pour effet d’augmenter le SOCE et… Advisors/Committee Members: Boulay, Guylain.

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Catharanthus roseus synthétise et accumule de nombreux alcaloïdes indolique monoterpénique (AIMs) dont certains sont utilisés dans des traitements par chimiothérapie. De nombreux travaux sont entrepris au sein de l'EA 2106 "Biomolécules et biotechnologies végétales", afin d'étudier notamment les mécanismes de régulation de la biosynthèse des AIMs d'intérêt. Dans ce cadre, le modèle utilisé est la souche cellulaire C2OD qui nécessite pour sa croissance la présence d'acide 2,4-dichlorophénoxy acétique (2,4-D) qui constitue un signal inhibiteur fort de la biosynthèse des AIMs. Le but de ce travail de thèse a été de caractériser les mécanismes de perception et de transduction du signal induit par le 2,4-D dans les cellules de C. Roseus. Tout d'abord, nous avons montré que le signal 2,4-D est lié à sa nature hormonale. Par ailleurs nous avons étudié le rôle du calcium comme messager secondaire potentiel dans la transduction du signal 2,4-D. Nous avons pu montrer une implication antagoniste des canaux calciques IP3R et RyR dans la régulation de la biosynthèse des AIMs à un niveau transcriptionnel. Enfin, nous avons engagé une étude de la transduction du signal 2,4-D par imagerie SIMS. Nous avons réalisé des images analytiques de la distribution de molécules marquées, comme un activateur du canal RyR marqué par du C et du N et d'un analogue structural et fonctionnel du 2,4-D marqué par deux atomes de brome. Ce travail de thèse a permis une réelle avancée dans la connaissance des mécanismes de régulation du métabolisme des AIMs induit par le 2,4-D qui semble constituer un modèle d'étude original d'un nouveau degré de complexité de la signature calcique cellulaire.

Catharanthus roseus synthesizes and accumulates numerous monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) like vinblastine and vincristine, both used in chimiotherapeutic treatment. Numerous works, engaged in "Biomolecules et biotechnologies végétales" research team, study regulation of the biosynthesis of these valuables compounds. For this purpose, the model used is the C2OD strain cell that is dependant of the presence of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), a negative regulator of the MIAs biosynthesis. The aim of this PhD work was to characterize the perception and transduction mechanisms of the regulatory signal leading by 2,4-D. First, we show that the 2,4-D signal is linked to its hormonal nature. Moreover, we studied the role of calcium as a potential secondary messenger in the 2,4-D signal transduction. We show an antagonistic implication of the RyR and IP3R calcium channels in the regulation of the MIAs biosynthesis. Finally, we started a study of the transduction of the 2,4-D by SIMS imagery. We realized analytical images of the distribution of labeled compounds like a RyR activator labeled with C and N and a structural and functional 2,4-D analogue labeled with two bromide. This PhD work allowed significant progresses in the comprehension of the MIAs biosynthesis regulation by 2,4-D that could constitute an original model for studying new level of…

Advisors/Committee Members: Rideau, Marc (thesis director), Pichon, Olivier (thesis director).

▼ Dans les cardiomyocytes, la concentration intracellulaire de Ca2+ doit être finement régulée pour maintenir l’homéostasie calcique. La protéine Stromal interaction molecule 1 (STIM1), qui joue un rôle important dans le maintien des niveaux intracellulaires de Ca2+ des cellules non excitables en opérant l’entrée capacitative de Ca2+ (SOCE), est aussi présente dans les cardiomyocytes. Plusieurs études démontrent que STIM1 et le SOCE jouent un rôle important dans le développement de l’hypertrophie des cardiomyocytes. De plus, récemment, un nouveau rôle de STIM1 a commencé à émerger. STIM1 pourrait moduler l’expression de certains canaux calciques à la membrane plasmique en régulant leur trafic intracellulaire. Le but de l’étude était d’identifier des partenaires d’interaction de STIM1 dans l’optique de révéler le mécanisme par lequel STIM1 induit l’internalisation d’un canal calcique voltage-dépendant. Les protéines recueillies par le pull-down à partir des lysats de coeurs de rats avec une colonne d’affinité composée du domaine ERM de STIM1, ont été analysées en spectrométrie de masse. La protéine Muscle related coiled-coil (MURC), une protéine de la famille des Cavin, a été retenue comme partenaire d’interaction potentiel de STIM1. Comme elle est exprimée dans les cardiomyocytes et dans les cellules musculaires squelettiques, qui sont des cellules où la régulation de la signalisation calcique est primordiale pour le bon fonctionnement des tissus et qu’elle semble interagir avec STIM1, qui est un acteur important de la signalisation calcique, notre objectif s’est élargi et nous avons investigué sur l’implication de MURC dans la signalisation calcique en général. Nous avons donc confirmé par co-immunoprécipitation que le domaine ERM de STIM1 interagissait avec MURC. Puis, par des essais d’imagerie calcique, nous avons démontré que la surexpression de MURC pouvait provoquer différentes réponses dans différents types cellulaires en fonction de l’activation de la mobilisation calcique. En effet, nous avons observé une augmentation du SOCE qui est indépendante de la voie RhoA/ROCK dans les cellules HEK293T, une diminution de l’entrée de calcium médiée par un récepteur (ROCE) qui est pourrait être dépendante de la voie RhoA/ROCK dans les cellules T6.11 et une diminution de l’activation de RhoA de façon dépendante de l’activation du SOCE dans les cardiomyocytes HL-1. Nous avons aussi montré que MURC pouvait interagir à la membrane plasmique avec les protéines Orai1, qui sont les protéines formant les canaux CRAC (Ca2+ release-activated Ca2+) du SOCE et ce de façon dépendante de l’activation de STIM1. Enfin, les résultats de cette étude suggèrent que MURC est un partenaire d’interaction de STIM1 impliqué dans la signalisation calcique. En effet, MURC peut moduler l’activation de RhoA, ce qui pourrait induire l’internalisation de canaux calciques. De plus, son interaction avec STIM1 et Orai1 pourrait notamment faire un pont facilitant l’interaction entre STIM1 et Orai1 ce qui aurait pour effet d’augmenter le SOCE et… Advisors/Committee Members: Boulay, Guylain (advisor).

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Le développement des organismes multicellulaires, la morphologie de leurs organes, la formation de connections nerveuses ou même la réponse immunitaire conduisent à la formation de cellules dont la mort a été programmée, ces cellules sont en apoptose. Les corps apoptotiques générés sont éliminés par phagocytose, que l'on peut ainsi considérer comme l'étape ultime du programme apoptotique. Cette élimination, assurée soit par des phagocytes professionnels ou des cellules environnantes est très efficace et peu de cellules en apoptose sont observées dans les différents tissus et organes. Deux familles de protéines, ELMO et DOCK, sont connues pour être au centre d'une voie de signalisation impliquée dans l'activation de la petite GTPase Rac et le remodelage du cytosquelette d'actine permettant l'internalisation de corps apoptotiques, mais la manière dont ELMO est activée par la reconnaissance des corps apoptotique reste largement méconnue. Récemment, ELMO a été identifiée comme cible de la kinase hématopoïétique Hck. La phosphorylation d'ELMO constitue un signal d'activation de la voie de phagocytose. Nous avons pu montrer que les domaines N et C-terminaux d'ELMO sont impliqués dans l'interaction avec le domaine SH3 de Hck. Contrairement au SH3 de DOCK, l'interaction du domaine C-terminal avec le SH3 de Hck est strictement dépendante de la présence du polyproline. Les données obtenues sur les cellules transfectées suggère l'interaction in cellulo du motif polyproline avec le domaine SH3 de Hck. La différence dans le comportement du domaine C-terminal d'ELMO avec les deux SH3 nous a mené à identifier un complexe ternaire entre les trois protéines. Le motif polyproline d'ELMO est adjacent à l'une des 5 tyrosines phosphorylées par Hck, la tyrosine 720, nos résultats montrent que la phosphorylation de cette tyrosine défavorise l'interaction entre le domaine C-terminal et le SH3 de Hck. Cette phosphorylation pourrait être à l'origine d'un effet régulateur de Hck sur le complexe ELMO/DOCK.

Multicellular organisms development, tissue organization and morphogenesis, nerve connection network or even immune response lead to programmed cell death or apoptosis. Phagocytosis is the mean for the engulfment of the apoptotic corpses and can thus be considered as the final step of the apoptotic pathway. Both non-professional and professional phagocytic cells are implicated to achieve an efficient clearance of the apoptotic cells and debris, and very little dead cells are actually present in tissues under normal circumstances, preventing secondary necrosis and further inflammation. Two family of proteins, ELMO and DOCK have been identified as major characters in the signaling pathway leading to the activation of the small GTPase Rac, and actin remodeling, that eventually leads to engulfment. Nevertheless, very little is yet known about the upstream events leading to ELMO activation. Recently, ELMO has been characterized as a target for the hematopoietic cell kinase Hck, and consequent phosphorylation participates in ELMO activation. In…

Advisors/Committee Members: Kleman, Jean-Philippe (thesis director), Frachet, Philippe (thesis director).

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Les cytokines de la famille de l’IL-6 possèdent comme caractéristique commune la capacité à recruter une chaine réceptrice membranaire nommée gp130. Au début de notre étude, cette famille comptait 8 membres : IL-6 et son homologue viral (vIL-6), IL-11, LIF, OSM, CNTF, CT-1 et CLC. Depuis, cette famille s’est enrichie de trois nouveaux membres, NP, IL-27 et IL-31. Ces cytokines sont essentielles au développement (LIF et CT-1) ou sont impliquées dans l’hématopoïèse, les réponses immunitaires et l’inflammation (IL-6, IL-11, IL-27, IL-31 et OSM) alors que d’autres agissent plus particulièrement au niveau du système nerveux, comme NP, CLC et CNTF. Le premier axe de recherche de ma thèse a porté sur l’identification d’un nouveau membre de cette famille,la neuropoïétine (NP), et plus précisément sur la caractérisation de son profil d’expression tissulaire et l’identification de son récepteur, des principales voies de signalisation intracellulaire induites ainsi que ses fonctions biologiques. Le deuxième axe de recherche a consisté à étudier la capacité de CLC à se comporter comme un ligand alternatif du récepteur tripartite au CNTF, impliqué dans le développement neuronal. Pour cela, nous avons mis en évidence la présence de la cytokine CLC et de ses partenaires de sécrétion, dans l’environnement des motoneurones lors du développement embryonnaire chez la souris. Enfin, le dernier axe de recherche s’est focalisé sur le rôle des états de glycosylation de CLC sur la sécrétion des cytokines composites CLC/CLF et CLC/solCNTFRα.

Members of the interleukin 6 (IL-6) cytokine family share a common characteristic, the capacity to signal via thegp130 subunit receptor. This family contains 8 members : IL-6 and its viral counterpart (vIL-6), IL-11, LIF, OSM, CNTF, CT-1 and CLC. This family has been more recently enriched with three new members, neuropoietin (NP), IL-27 and IL-31. These proteins are involved in development (LIF and CT-1), in hematopoiesis, immune responses and inflammation, such as IL-6, IL -11, IL-27, IL-31 and OSMor act in the nervous system (NP, CLC and CNTF). My first research work was focused on the identification of a new member of this family, neuropoietin. More specifically, this study allowed determining its tissue expression profile, its complex receptor and the signaling pathways induced, and its biological functions. A second research project was focused on determining whether CLC may constitute an alternative ligand for the CNTF receptor, involved in the neuronal development. We have evidenced the presence of CLC and its secretory partners, in the environment of motoneurons during embryonic development in mice. Finally, I have evaluated the role of the glycosylationstates of CLC on the secretion of the composite cytokines CLC/CLF and CLC/solCNTFR.

Advisors/Committee Members: Delneste, Yves (thesis director).

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La signalisation calcique est un mécanisme physiologique essentiel pour l’homéostasie cellulaire, et en particulier pour les cellules immunitaires telles que les lymphocytes B (LB). Chez l’homme, la caractérisation des molécules impliquées dans la signalisation calcique des LB est encore restreinte. Nous avons donc choisi d’étudier les molécules STIM1, STIM2, Orai1 et TRPC1 afin de rendre compte des modifications de la signalisation calcique observées dans deux modèles physiopathologiques : le Lupus Erythémateux Systémique (LES) et la Leucémie Lymphoïde Chronique (LLC). Pour les LB de LES, par rapport à des LB de témoins, ce travail a permis de montrer que la surexpression de la molécule STIM1 dans les LB de LES, surtout au stade des LB transitionnels, était associée avec un influx constitutif et extracellulaire de calcium et que cet influx était responsable d’une phosphorylation modérée de la MAPK Erk1/2 dans les cellules au repos. Cependant, cet effet positif est contrebalancé par un défaut de l’influx SOCE (strore operated calcium entry) et d’un défaut d’activation de la phosphorylation de la MAPK Erk après stimulation du récepteur à l’antigène des LB (BCR). Les effets positifs et négatifs observés sur la phosphorylation d.Erk1/2 sont directement attribuables au niveau d’expression de STIM1 comme nous l’avons démontré en sur-exprimant STIM1 dans des LB de témoins (vecteur pSTIM1-STIM1) ou en ayant recours à un siRNA spécifique de STIM1 dans les LB de LES. Le défaut d’activité régulatrice des LB de LES sur la prolifération des LT dans un modèle de co-culture autologue LT/LB en présence de CpG (activation du TLR9 des LB), et d’anticorps anti-CD3/CD28 (activation des LT) est levé en inhibant l’expression de STIM1 dans ces cellules ce qui permet de restaurer la production d.IL-10 par les LB de LES et la génération de LT régulateurs. Le défaut d’activation de la voie Erk/DNMT1/méthylation de l’ADN dans les LB de LES semble également contrôlée par le niveau d’expression de la molécule STIM1.Pour les LB CD5+ de LLC, l’analyse des partenaires calciques nous a permis de distinguer deux groupes de patients : un premier groupe qui exprime le complexe membranaire STIM1/TRPC1/Orai1 et un second groupe qui n’exprime qu’Orai1. La présence du complexe membranaire STIM1/TRPC1/Orai1 est associée avec un influx constitutif de calcium, la phosphorylation d’Erk1/2, et un défaut d’activation du signal SOCE après stimulation du BCR. Le rôle de la molécule CD5 sur l’influx constitutif des LLC du groupe I a été démontré en utilisant des siRNA spécifiques pourCD5 et en analysant la lignée B humaine Jok-1 transfectée avec CD5. Enfin, l’utilisation d’un anticorps anti-STIM1 est capable d’induire l’apoptose in vitro des LB de LLC du groupe I, alors que l’anticorps anti-CD20, rituximab, n’est efficace que sur les LLC du groupe II.En conclusion, cette étude ouvre de nouvelles perspectives diagnostiques et thérapeutiques en auto-immunité dans le LES et en cancérologie dans la LLC.

Calcium signaling is a central mechanism for cellular…

Advisors/Committee Members: Renaudineau, Yves (thesis director).

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La première implication des récepteurs aux interférons de type 1 (IFNAR1) dans le contrôle de la voie Jak/STAT induite par les IFNs a été établie par mon laboratoire il y a une dizaine d'années (Marchetti et al., 2006). Une des questions fondamentales était alors de déterminer comment et pourquoi l'endocytose des IFNARs pouvait contrôler la voie Jak/STAT. Deux acteurs clés du tri endosomal ont attiré notre attention : Hrs (Hepatocyte growth factor-Regulated tyrosine kinase Substrate) et STAM (Signal Transducing Adaptor Molecule). Ces deux protéines constituent le complexe ESCRT-0 (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport-0) les localisant, de manière idéale, à l'interface entre signalisation cellulaire et trafic membranaire.La combinaison de la biologie moléculaire et cellulaire, de la biochimie et de la microscopie à fluorescence, nous a permis d'établir que STAM s'associe au complexe IFNAR1 à la membrane plasmique afin d'y exercer son effet inhibiteur sur la signalisation Jak/STAT. Cette inhibition est levée lorsqu'IFNAR est libéré dans l'endosome et qu'il peut ainsi être recruté par Hrs sous la dépendance de l'IFN-α. En nous basant sur des expériences de déplétion par shRNA ou d'inhibition pharmacologique, nous avons identifié PTP1B (Protein Tyrosine Phosphatase 1B) en tant qu'activateur de la voie Jak/STAT induite par les IFNs. Le blocage sélectif de l'endocytose d'IFNAR par déplétion de clathrin, nous a permis de montrer que l'activation de PTP1B est inhibée à la membrane plasmique. Cela a été confirmé par des expériences d'interaction protéine-protéine (Proximity Ligation Assay) indiquant que STAM est constitutivement associé à IFNAR1, tandis que l'interaction entre IFNAR1 et Hrs a seulement lieu à l'endosome.Ainsi, nos résultats permettent d'établir un modèle dans lequel, à la membrane plasmique, STAM est un frein permanent à la signalisation Jak/STAT, qui est levé après l'endocytose d'IFNAR et sa libération dans l'endosome de tri. De plus, nous avons montré que l'interaction Hrs/STAM dans l'endosome précoce permet de différencier, de manière sélective, l'activation de la signalisation Jak/STAT médiée par l'IFN-α ou l'IFN-β.

A decade ago, my laboratory established the first role of type I IFNs receptor (IFNAR) endocytosis in the control of Jak/STAT signaling induced by type 1 IFNs (Marchetti et al., 2006). A salient question is now to elucidate why and how IFNAR endocytosis could control the Jak/STAT pathway. Two key players of endosomal sorting retained our interest: Hrs (Hepatocyte growth factor-Regulated tyrosine kinase Substrate) and STAM (Signal Transducing Adaptor Molecule). These two classical components of the ESCRT-0 (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport-0) complex were ideally placed at the interface between signaling and membrane trafficking. By using a combination of molecular and cellular biology, biochemistry, and fluorescent microscopy, we could establish that STAM binds to the IFNAR complex at the plasma membrane to exert an inhibitory effect on Jak/STAT signaling.…

Advisors/Committee Members: Lamaze, Christophe (thesis director).

▼ La réponse immunitaire des plantes dépend entièrement du système immunitaire inné. La perception extracellulaire de motifs moléculaires conservés associés aux pathogènes/microbes (P/MAMP) par des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (PRR) induit un type de réponse immunitaire dénommé PTI (pattern-triggered immunity). Certains pathogènes interceptent cette réponse en injectant, dans les cellules hôtes, des protéines appelées effecteurs, qui peuvent être détectés par des récepteurs immunitaires intracellulaires de la famille des NLR (nucleotide-binding domain leucine-rich repeat containing). En cas de détection, les NLRs induisent une réponse immunitaire rapide, appelée ETI (effector-triggered immunity), souvent associée à la mort des cellules hôtes. Un des NLRs présents chez l’orge, MLA, confère une ETI protectrice contre Blumeria graminis f. sp. hordei. Bien que MLA n’ait d’homologues qu’au sein de la famille monocotylédone des Triticeae, MLA est fonctionnel dans une lignée transgénique chez l’espèce dicotylédone A. thaliana. Ceci indique que le mécanisme de résistance a été conservé chez les plantes dicotylédones et monocotylédones. Chez la plante dicotylédone Nicotiana benthamiana, l’expression transitoire du domaine coiled-coil (MLACC) qui correspond aux 160 premiers acides aminés en N-terminus de MLA, suffit à induire la mort cellulaire. MLA pourrait ainsi initier un mécanisme de signalisation conservé, via son domaine MLACC. Le but de cette thèse a été de décrire le(s) mécanisme(s) de signalisation en aval de MLACC dans des lignées transgéniques d’A. thaliana. L’expression conditionnelle de MLACC induit une réponse similaire à la réponse immunitaire, et caractérisée par l’initiation d’une reprogrammation transcriptionnelle massive à ~2 h post-induction (hpi) suivie par la mort des cellules à ~4 hpi. Cette réponse est aussi induite par MLACC chez une lignée transgénique d’A. thaliana qui est simultanément dépourvue de trois composants (PEN2, PAD4 et SAG101) et des trois principales phytohormones (éthylène, acide jasmonique et acide salicylique) impliqués dans la régulation immunitaire. La comparaison des profils d’expression au cours du temps chez des plantes exprimant MLACC, avec ceux induits au cours de l’ETI et de la PTI chez A. thaliana, a révélé de larges similitudes lors de la réponse précoce. Ainsi, la signalisation initiée par MLACC, l’ETI et la PTI pourrait converger rapidement vers une machinerie de transcription commune qui active les gènes de la réponse immunitaire. De plus, ces données indiquent que le domaine MLACC de l’orge suffit à induire la réponse immunitaire normalement associée à l’ETI chez A. thaliana, et que l’activation des gènes de la réponse immunitaire peut se produire indépendamment de la PTI. La plupart (> 74.7%) des 562 gènes significativement induits à 2 hpi sont caractéristiques des gènes de type « immediate early response » puisqu’ils sont induits rapidement sans nécessiter la synthèse de novo de protéine, vraisemblablement par élimination d’un répresseur à courte… Advisors/Committee Members: Hirt, Heribert (thesis director), Schulze-Lefert, Paul (thesis director).

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Les thérapies ciblées dirigées contre les récepteurs de la famille des HER représentent un progrès majeur en cancérologie. Leur efficacité repose sur leur capacité à inhiber la signalisation oncogénique notamment recrutant les voies RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT. Indépendamment de l'expression de la cible moléculaire, l'activité des thérapies ciblées est tributaire de la présence dans le tissu tumoral d'anomalies génétiques capables de perturber la signalisation cellulaire tumorale en aval des récepteurs. Notre travail a consisté à évaluer l'intérêt de l'évaluation de la fonctionnalité des voies de signalisation par analyse multiplexe des niveaux d'expression des formes phosphorylées des principales kinases intracellulaires en aval des récepteurs HER. La preuve de concept a été tout d'abord apportée sur des modèles cellulaires génétiquement modifiés, en montrant l'impact d'anomalies génétiques tumorales sur la fonctionnalité des voies de signalisation RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT et sur la réponse au cétuximab. Dans la seconde partie de ce travail, après validation des techniques utilisées en situation clinique, nous avons montré la pertinence d'une approche de biologie intégrative combinant analyse de génétique moléculaire et analyses fonctionnelles avec analyse en composante principale. Nos résultats, obtenus au cours d'une étude clinique rétrospective dans les cancers colorectaux métastatiques, suggèrent que l'utilisation des données issues de l'évaluation de la fonctionnalité des voies de signalisation en aval des récepteurs HER, pourraient à terme trouver des applications en qualité de marqueurs prédictifs de réponse clinique aux thérapies ciblées anti-HER

Targeted therapies, monoclonal antibodies and tyrosine kinase inhibitors, directed against the Human Epidermal Growth Factor Receptors (HER) family, represent a major advance in oncology. Their efficacy depends on their ability to inhibit oncogenic signalling, including the RAS/RAF/MAPK and PI3K/AKT signalling pathways. Regardless of the expression of the molecular target, the efficacy of targeted therapies is independent on the genetic abnormalities of the tissue which are able to disrupt tumour cell signalling, and the research of these abnormalities is now included in the prescription criteria. The aim of this work was to evaluate the usefulness of assessing HER downstream signalling functionality using multiplex analysis of the phosphorylated forms of key intracellular kinase signalling. Proof of concept was first introduced with genetically modified cell lines models, showing the consequences of tumour genetic abnormalities on RAS/RAF/MAPK and PI3K/AKT signalling pathways and on response to cetuximab. In the second part of this work, after validation of the techniques used in clinical situation, we demonstrated the relevance of system biology approach, combining molecular biology and functional analysis with principal component analysis. Our results obtained in a retrospective clinical study in metastatic colorectal cancer, suggests that the use of data from…

Advisors/Committee Members: Merlin, Jean-Louis (thesis director).

▼ Les lymphocytes T (LT) sont des cellules essentielles du système immunitaire. Elles expriment à leur surface un récepteur, le TCR, qui a la capacité de reconnaître des peptides issus de la dégradation de protéines provenant d'agent infectieux associés aux molécules du complexe majeur d'histocompatibilité. Cette reconnaissance conduit à l'activation de signaux intracellulaires dans les LT propagés grâce à la coordination fine de molécules de signalisations cytosoliques ou membranaires qui agissent de concert pour entraîner des réponses cellulaires adaptées au type d'agent infectieux et permettre le développement d'une réponse immunitaire efficace. Au cours de ce travail de thèse, j'ai étudié deux protéines impliquées dans ces processus, CD5 et Themis1. Les protéines CD5 sont des co-récepteurs des LT capables d'inhiber la signalisation transmise par les TCR. Ils contribuent à réguler le répertoire des TCR en modulant finement les processus de sélection dans le thymus. Le rôle de ces co-récepteurs dans les LT périphériques et les mécanismes moléculaires par lesquels ils opèrent restent mal compris. Pour essayer d'élucider ces mécanismes, j'ai analysé l'interactome de CD5 dans les LT par spectrométrie de masse. J'ai montré que l'engagement des TCR entraîne le recrutement par CD5 d'un complexe moléculaire formé des protéines c-Cbl, Sts-2, SHIP, CIN85, CrkL et Pi3K. L'analyse de l'interactome de CD5 dans les LT c-cbl-/- suggère que c-CBL agit comme une protéine adaptatrice au sein de ce complexe qui relie CD5 aux autres protéines de signalisation. J'ai montré qu'une tyrosine, localisée en position 429 sur la région intracytoplasmique de CD5, était nécessaire à la formation de ce signalosome. L'analyse de la signalisation des TCR dans les LT provenant de souris contenant une mutation invalidante de la tyrosine 429 montre que ce complexe moléculaire régule négativement la phosphorylation de protéines telles que ZAP-70, SLP-76 et ERK et diminue la capacité des lymphocytes T à proliférer en réponse à l'engagement des TCR. CD5 réprime parallèlement l'activité des protéines Foxo1 en facilitant l'activation d'Akt et diminue ainsi la différentiation des LT naïfs en LT régulateurs (Treg) dans les organes lymphoïdes périphériques. Nos résultats suggèrent que CD5 pourrait faciliter le développement de réponses immunitaires efficaces en bloquant la différentiation de Treg dirigés contre des antigènes étrangers. La protéine Themis1 a été découverte récemment et joue un rôle essentiel dans le développement des LT en inhibant l'activité catalytique des tyrosines phosphatases SHP-1 et SHP-2. Les fonctions moléculaires et cellulaires régulées par Themis1 dans les LT périphériques sont inconnues. Au cours de ma thèse, j'ai étudié un nouveau modèle murin sélectivement déficient pour Themis1 dans les LT périphériques après leur développement dans le thymus. Des analyses in vitro montrent que Themis1 augmente les seuils de signalisation des TCR nécessaire pour activer les LT et réprime sélectivement la production d'IFNƴ dans des cellules… Advisors/Committee Members: Lesourne, Renaud (thesis director).

▼ Les cystéinyl-leucotriènes (cysLTs), qui inclut [i.e. incluent] le LTC[indice inférieur 4], le LTD[indice inférieur 4] et le LTE[indice inférieur 4] , sont impliqués dans une variété de maladies inflammatoires (ex : l'asthme) et agissent sur au moins deux récepteurs couplés aux protéines G distincts, nommé [i.e.] le CysLT[indice inférieur 1] et le CysLT[indice inférieur 2]. Des antagonistes spécifiques du récepteur CysLT[indice inférieur 1] ont été élaborés et sont utilisés pour contrôler la bronchoconstriction et l'inflammation chez le patient asthmatique. Le récepteur CysLT[indice inférieur 2] semblerait également impliqué dans l'asthme bien que son rôle et sa signalisation soient encore mal compris. Un polymorphisme dans le gène du CysLT[indice inférieur 2], produisant la substitution d'un acide aminé (M201V), a été associé à l'asthme au sein de trois différentes populations étudiées. Le but de cette étude était donc de déterminer si la mutation M201V affecte l'affinité du CysLT[indice inférieur 2] pour ses ligands naturels et son efficacité de signalisation. Pour ce faire, des cellules HEK293 ont été transfectées de façon stable soit avec le récepteur CysLT[indice inférieur 2] de type « sauvage » ou avec le CysLT[indice inférieur 2] contenant la mutation (M201V). Nous avons démontré que l'affinité pour le LTC[indice inférieur 4] est diminuée de 50% par la présence de la mutation M201V alors que l'affinité pour le LTD[indice inférieur 4] est essentiellement perdue. Chez les cellules CysLT[indice inférieur 2] M201V, la production d'inositol phosphate (IP) induite par le LTC[indice inférieur 4] est diminuée aux plus faibles concentrations de ligand utilisées mais revient à la normale à la concentration maximale de LTC[indice inférieur 4] utilisée (100 nM). Par contre, la production d'IP induite par le LTD[indice inférieur 4] est significativement diminuée par la mutation, et ce, pour l'ensemble des concentrations utilisées. Des résultats similaires ont également été observés avec la transactivation du promoteur de l'IL-8 induite par le LTC[indice inférieur 4] ou le LTD[indice inférieur 4] . Enfin, nous avons étudié les différentes voies de signalisation impliquées dans l'activation du promoteur de l'IL-8. Lors d'une stimulation au LTC[indice inférieur 4], nous avons observé que la phosphorylation de JNK et de p65 est davantage affectée par la mutation M201V que la phosphorylation de ERK et de p38. Pour ce qui est d'une stimulation au LTD[indice inférieur 4], la phosphorylation de p65 est totalement affectée par la mutation M201V. Similairement, cette mutation abolit complètement la phosphorylation de JNK ainsi que l'activation de ERK et de p38 aux plus faibles concentrations de LTD[indice inférieur 4] utilisées. Cependant, l'activation de ERK et de p38 est maintenue à un niveau semblable aux cellules CysLT[indice inférieur 2] lorsqu'on utilise de plus fortes concentrations de LTD[indice inférieur 4] . Ainsi, nos résultats indiquent que le polymorphisme M201V affecte davantage la réponse du CysLT[indice inférieur 2]… Advisors/Committee Members: Rola-Pleszczynski, Marek (advisor).

▼ Les rôles de DLK (‘dual leucine zipper kinase’) dans le système nerveux sont relativement bien décrits dans la littérature. Elle est, entre autres, impliquée dans la formation et la croissance des neurites. Cette propriété que possède DLK est attribuable, au moins en partie, à son effet sur le cytosquelette. Plusieurs protéines associées aux microtubules telles que DCX, Map1b et Map2 participent à l’assemblage des microtubules, l’élongation des neurites et sont parmi les effecteurs de l’axe signalisation qui médient la réorganisation cytosquelettique. Cependant, il existe plusieurs autres effecteurs de DLK et certains d’entre eux restent à être identifiés. Considérant l’importance de la régulation du cytosquelette dans la neuritogenèse et l’implication de DLK dans ce processus, on supposait que la recherche de ces effecteurs révèlerait des protéines fonctionnellement associées au cytosquelette ou en faisant partie. Nous désirions, donc, durant mon projet de maîtrise, contribuer à l’identification de ces effecteurs et caractériser le rôle particulier d’un de ces effecteurs dans la neuritogenèse. L’analyse comparative du phosphoprotéome des cellules Neuro-2a déplétées de DLK a révélé plusieurs peptides différentiellement phosphorylés dont deux phosphopeptides et, ainsi, deux sites de phosphorylation de la nestine (S1837, S894) étant significativement moins phosphorylés lorsque DLK est déplété. La génération de mutants et la quantification de leur expression ont permis d’observer la diminution de la stabilité de la nestine S894D/S1837D. De plus, la transfection du mutant S894A/S1837A a inhibé la croissance des neurites, ce qui suggère que la réduction de la stabilité de la nestine est nécessaire à la neuritogenèse. Elle est également fortement induite par la déplétion de la nestine. Ces observations suggèrent que DLK favorise la neuritogenèse en inhibant la nestine grâce à la régulation de sa phosphorylation aux résidus sérines 894 et 1837. Advisors/Committee Members: Blouin, Richard (advisor).

▼ Depuis plusieurs années, le tissu adipeux est reconnu comme un organe complexe et extrêmement important au maintien de l'homéostasie chez les mammifères. En effet, une dérégulation de sa taille et/ou de ses fonctions endocrines peut mener à l'apparition de nombreuses pathologies potentiellement mortelles, telles que le diabète de type II, l'hypertension ou encore des troubles cardiovasculaires. Ainsi, il est d'une importance capitale de bien comprendre les phénomènes moléculaires qui entourent la différenciation des cellules graisseuses afin de mieux réagir en clinique lors de l'apparition de telles conditions. Dans cette thèse, j'ai étudié le rôle d'une protéine kinase appelée dual leucine zipper-bearing kinase (DLK) dans la formation du tissu graisseux en utilisant un modèle cellulaire murin à différenciation inductible, les 3T3-L1. À l'aide d'approches pharmacologiques et d'ARN interférence, j'ai pu démontrer que cette protéine est essentielle à l'adipogenèse. En effet, une diminution de l'expression de DLK dans les cellules 3T3-L1 bloque la différenciation à un stade précoce, i.e. entre la liaison du facteur de transcription C/EBP[béta] à l'ADN et l'expression de ses gènes cibles, tels que C/EBP[alpha] et PPAR[gamma]. L'étude plus poussée des voies de signalisation des MAPKs à l'aide d'inhibiteurs pharmacologiques dans des cellules où l'expression de DLK a été diminuée a révélé que l'action bénéfique de DLK lors de la différenciation se situe au niveau de la voie ERK. En effet, l'induction de DLK au cours de l'adipogenèse résulte en une diminution de l'association des protéines KSR-1, Mek et ERK, ce qui mène à une diminution temporaire de l'activité de ERK et de la phosphorylation inhibitrice sur la sérine 82 du régulateur central de la différenciation des adipocytes, PPAR[gamma]. Finalement, nous avons pu déterminer que l'induction de DLK au cours de la différenciation des cellules graisseuses est modulée par PPAR[gamma]. Advisors/Committee Members: Blouin, Richard (advisor).

▼ La pulpe dentaire contient des cellules souches dormantes qui sont mobilisées suite àune lésion et participent aux processus de réparation dentinaire. L’utilisation de cellulessouches pulpaire en clinique dentaire n’est encore qu’un projet. La mise en place de nouvellesthérapies implique de caractériser ces cellules souches: (i) de définir leurs propriétésintrinsèques in vitro et (ii) leur capacité à améliorer la réparation dentaire in vivo. Un autreenjeu est d’identifier des marqueurs de ces cellules souches afin de pouvoir les localiser et lestrier au sein de la pulpe dentaire.Des lignées ayant les propriétés de cellules souches «pulpaires» ont été établies aulaboratoire à partir de la pulpe de molaires d’embryons de souris (ED18). Ces cellules portentla signature du lignage odontogénique, elles expriment Lhx 6 et Lhx 7, deux gèneshoméotiques qui spécifient la région du premier arc branchial à l’origine des odontoblastes.La caractérisation de ces lignées a permis d’apporter la première démonstration que descellules souches multipotentes sont présentes dans la pulpe. La lignée A4 a la capacité de sedifférencier de façon mutuellement exclusive, selon la nature des inducteurs et la géométriedes contacts intercellulaires (3D vs 2D), vers les programmes ostéogénique, chondrogénique,adipocytaire ou odontogénique. Les lignées C5 et H8 sont des cellules souches avec unpotentiel de différenciation restreint au lignage ostéo-odontogénique. Les cellules souchespulpaires expriment des marqueurs de surface communs avec les MSCs (cellules souches dela moelle). Un marqueur, CD90 (Thy 1), est absent dans les cellules multipotentes mais estexprimé par les clones qui ont des potentialités plus restreintes.Un axe in vivo a aussi permis de montrer pour la première fois que l’implantation decellules souches pulpaires dans la molaire de rat n’affecte pas la vitalité pulpaire et peutréparer une lésion dentinaire.La recherche sur les cellules souches dentaires est toujours confrontée à l’absence deconnaissances concernant la localisation, l’identité et les propriétés intrinsèques des cellulesqui participent à la formation de dentine réparatrice. En exploitant ces cellules pulpaires, nousavons récemment mis en évidence que l’inactivation de la voie Wnt canonique est une étapenécessaire à la transition entre l’état «cellule souche» et la «détermination» vers le lignageodontogénique. Cette observation a été validée in vivo: l’implantation d’un activateurpharmacologique de la voie Wnt, (le BIO) inhibe la formation «naturelle» de dentineréparatrice au niveau du site de la lésion.De façon surprenante, des approches biochimiques et pharmacologiques, nous ont aussipermis de découvrir que les cellules souches pulpaires possèdent l’ensemble des fonctions desneurones sérotoninergiques et des neurones dopaminergiques, incluant l’expression d’unrépertoire bien défini de récepteurs sérotoninergiques et dopaminergiques. Une étudephénotypique de souris KO pour le récepteur sérotoninergique 5-HT2B par microCT/ imageriemontre que ce récepteur contribue à… Advisors/Committee Members: Kellermann, Odile (thesis director).

▼ Le fer est un élément essentiel pour les cellules car il est le cofacteur de nombreuses protéines impliquées dans de multiples processus biologiques comme la photosynthèse et la respiration. Cependant, l'excès de fer peut être délétère pour la cellule, car il peut réagir avec l'oxygène pour former des espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les ferritines sont des protéines chloroplastiques codées par le génome nucléaire permettant de stocker le fer en excès sous forme non toxique. Chez les végétaux, la synthèse des ferritines est majoritairement régulée au niveau transcriptionnel en réponse au fer contrairement aux animaux où elle est majoritairement régulée au niveau post-transcriptionnel. Toutefois, une régulation post-transcriptionnelle a été mise en évidence pour le gène de ferritine AtFer1. L'ARNm d'AtFer1 est déstabilisé en réponse à un stress oxydatif généré par un excès de fer. Cette régulation fait intervenir un élément cis nommé DST (DownSTream) localisé dans la région 3' transcrite non traduite de ce transcrit (3'UTR). Chez deux mutants précédemment identifiés comme agissant en trans (dst1 et dst2), cette régulation est affectée. Une caractérisation physiologique de ces mutants a permis de montrer que cette voie de dégradation est un mécanisme essentiel contrôlant la physiologie et la croissance de la plante en réponse à un stress oxydatif. D'autre part, l'expression d'AtFer1 ainsi que d'autres gènes codant des protéines chloroplastiques est régulée par un acteur de la machinerie de dégradation des ARNm, l'exoribonucléase XRN4. Ces ARNm codant des protéines chloroplastiques seraient localisés à la surface des chloroplastes. Cette localisation ferait intervenir des acteurs de la machinerie de dégradation des ARNm. La localisation subcellulaire du transcrit AtFer1 a été estimée par deux approches. L'ARNm d'AtFer1 a été visualisé par une technique d'imagerie, l'hybridation in situ révélé par fluorescence (FISH) (i). L'accumulation d'ARNm codant des protéines chloroplastiques a été évaluée dans deux fractions (chloroplastes isolés et feuilles entière) afin de savoir si certain ARNm se retrouvent enrichis dans la fraction chloroplastique (ii). Les résultats obtenus suggèrent que l'ARNm d'AtFer1 serait localisé autour des chloroplastes, cependant cette localisation ne semble pas être affectée chez le mutant xrn4. Enfin, ce travail a permis de caractériser la régulation et la fonction des ferritines dans les racines d'Arabidopsis. Le fer en excès induit la synthèse de ferritines dans les racines, AtFer1 puis AtFer3 sont les gènes de ferritines les plus exprimés dans cet organe. Les racines de plantes cultivées en excès de fer présentent des spots de fer dans les cellules de l'endoderme et du péricycle, là où l'expression des gènes AtFer1 et AtFer3 est retrouvée. Ces spots sont absents dans un triple mutant fer1-3-4. L'excès de fer diminue la longueur de la racine primaire de manière indépendante des ferritines. Par contre, l'excès de fer modifie la densité et l'élongation des racines latérales, ces deux… Advisors/Committee Members: Gaymard, Frédéric (thesis director).

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L’ATP extracellulaire, à travers l’activation du récepteur P2X7, joue un rôle important dans l’immunité inné comme signal de danger responsable de l’assemblage de l’inflammasome, de la migration des cellules immunitaires et de la mort cellulaire. Bien que le rôle de la voie ATP/P2X7 dans l’immunité adaptative reste sous-estimé, il a été rapporté que le récepteur P2X7 participe aux mécanismes de signalisation impliqués dans l’activation des lymphocytes T, leur prolifération et leur différentiation. Notre laboratoire a récemment montré que les lymphocytes T effecteurs (CD4+ ou CD8+) en fin de réponse immunitaire secondaire, exprimant à la membrane la tyrosine phosphatase de membrane B220, sont totalement résistant à l’activation du récepteur P2X7 à cause d’une perte d’adressage de ce récepteur à la membrane. Le but de ce travail de thèse est d’étudier la sensibilité des lymphocytes T, à différents stades d’activation, aux activités cellulaires induites par l’ATP, notamment le clivage de la molécule de homing CD62L ou L-sélectine, l’ouverture du canal ionique, la formation du pore et l’externalisation de la PS. Mes principaux résultats montrent que les activités cellulaires dépendantes du récepteur P2X7 sont dissociées. Les lymphocytes T au stade effecteur/mémoire sont moins sensibles au clivage de la molécule CD62L que les lymphocytes T au stade naïf et récemment activé. Les lymphocytes naïfs T récemment activé en réponse immunitaire primaire sont les plus sensibles à la formation du pore. De plus, les lymphocytes T récemment activés, aussi bien en réponse immunitaire primaire que secondaire, sont les plus sensibles à l’externalisation de la PS. Enfin, dans les lymphocytes T récemment activé, les activités de pore et d’externalisation de PS, mais pas le clivage de CD62L, sont dépendantes du taux de calcium.

Extracellular ATP through the receptor P2X7 (P2X7R) plays a key role in innate immunity as a danger signal that causes the activation of the inflammasome, enhancement of immune cell migration and cell death. Although the role of the ATP/P2X7R pathway in adaptative immunity remains underestimated, it has been reported that P2X7R regulates signaling events involved in T-cell activation, proliferation, and differentiation into effector lineages. Moreover, we have previously shown that effector T lymphocytes (either CD4+ or CD8+) that express the B220 isoform of CD45 at the plasma membrane at the end of the secondary immune response are totally resistant to ATP stimulation due to loss of P2X7R membrane expression. In the present study, we compared the sensitivity of T lymphocytes to cellular activities trigerred by P2X7R according to their stage of activation. Interestingly, our results showed that P2X7-dependent cellular activities are dissociated. T lymphocytes at effector/memory stage are less sensitive to CD62L shedding than naïve or recently activated T lymphocyte during primary immune response. Naive T lymphocytes recently activated during primary immune response are the most sensitive to pore formation.…

Advisors/Committee Members: Bobé, Pierre (thesis director).

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Les récepteurs 5-HT2A de la sérotonine et mGlu2 du glutamate suscitent un grand intérêt vu la dérégulation des deux récepteurs observée dans la schizophrénie et leur statut de cibles des antipsychotiques dits atypiques et de nouvelle génération, respectivement. Même si les antipsychotiques atypiques ciblant le récepteur 5-HT2A ont montré une efficacité contre les symptômes positifs, leur effet reste très limité contre les symptômes négatifs et cognitifs, et leurs effets secondaires nombreux. Depuis les années 1990, une nouvelle classe d’antipsychotiques ciblant le système glutamatergique, en particulier le récepteur mGlu2, est en développement. Les tests cliniques n’ont montré leur efficacité que pour les patients n’ayant pas été traités auparavant par des antipsychotiques atypiques. Ceci suggère une interaction fonctionnelle forte entre les récepteurs 5-HT2A et mGlu2 dans le mode d’action de ces deux classes d’antipsychotiques. De plus, plusieurs études ont démontré l’existence d’un hétéromère des deux récepteurs dans le cortex préfrontal qui semble important pour la réponse aux hallucinogènes et aux antipsychotiques ciblant l’un ou l’autre récepteur. Ainsi, étant donné l’impact du profil de phosphorylation adopté par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sur leur fonction, j’ai caractérisé au cours de ma thèse l’impact de la co-expression du récepteur 5-HT2A sur le profil de phosphorylation du récepteur mGlu2 en réponse à différentes stimulations. Parmi les 5 sites de phosphorylation identifiés, la phosphorylation de la Ser843 est potentialisée en réponse à la stimulation par un agoniste du récepteur mGlu2 uniquement lorsque le récepteur 5-HT2A est co-exprimé. Ces résultats ont été validés grâce à la génération d’un nouvel anticorps dirigé spécifiquement contre la forme phosphorylée de la Ser843 sur culture cellulaire HEK-293 et in vivo dans le cortex préfrontal de souris, région où les deux récepteurs sont co-exprimés. Des études fonctionnelles ont démontré que la phosphorylation de la Ser843 est nécessaire à la potentialisation de l’activité Gi/o du récepteur mGlu2 en réponse à ses agonistes et constitue un cross-talk fonctionnel entre les deux récepteurs puisque les agonistes du récepteur 5-HT2A stimulent également la phosphorylation de la Ser843 du récepteur mGlu2. Ainsi, mes résultats de thèse ont permis d’identifier la phosphorylation du récepteur mGlu2 sur la Ser843 comme un événement moléculaire clé du cross-talk fonctionnel avec le récepteur 5-HT2A et apporte un élément important dans la compréhension du mode d’action des antipsychotiques atypiques et de nouvelle génération.

The serotonin 5-HT2A and glutamate mGlu2 receptors keep on attracting particular attention given their implication in psychosis associated with schizophrenia and in the mechanism of action of atypical antipsychotics and of a new class of antipsychotics, respectively. Though atypical antipsychotics, targeting 5-HT2A receptor, are efficient against positive symptoms, these drugs do not act against negative, cognitive symptoms…

Advisors/Committee Members: Marin, Philippe (thesis director), Vandermoere, Franck (thesis director).

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La tyrosine kinase cytoplasmique Src est un régulateur essentiel de la croissance et de l’adhésion cellulaires induites par de nombreux stimuli extracellulaires, dont les facteurs de croissance et certains composants de la matrice extracellulaire. La dérégulation de son activité catalytique lui confère des propriétés oncogéniques importantes conduisant à la formation de tumeurs agressives chez l’Homme. La plupart des connaissances actuelles sur sa régulation catalytique repose sur des données structurales de cristallographie qui ont révélé l’importance des interactions intramoléculaires SH2 et SH3-dépendantes dans le contrôle des conformations ouvertes et actives de Src. Les domaines SH3, SH2 et kinase de Src sont associés au domaine SH4 N-terminal d'ancrage à la membrane plasmique via un domaine unique (DU) flexible. Le rôle du DU dans la régulation de Src reste obscur car il est intrinsèquement désordonné et par conséquent, cette région n'a pas été incluse dans les analyses structurales originelles. L'analyse par RMN de l'extrémité N-terminale de Src a révélé une conformation partiellement structurée du DU par le contact de séquences peptidiques spécifiques avec les lipides membranaires et le domaine SH3 (Perez et al, 2013; Maffei et al, 2015). De plus, cette interaction est régulée par phosphorylation des Ser69 et Ser75 localisées à proximité de ce domaine. L’objectif de ma thèse était d’adresser la relevance biologique de ces données structurales en me focalisant sur le rôle d’une partie du DU identifiée comme importante par RMN. J’ai montré que l’inactivation de cette région par des mutations perte de fonction, diminue fortement la signalisation de Src dans les cellules non transformées humaines ainsi que ses propriétés tumorales dans les cellules cancéreuses colorectales métastatiques révélant la pertinence biomédicale du système. Des analyses de protéomique m’ont permis de révéler un mécanisme original par lequel cette région contrôle la capacité de Src à phosphoryler ses substrats. En conclusion, ces données confirment un rôle important du DU sur l'activité et la signalisation de Src et révèlent un rôle critique des domaines désordonnés dans les tumeurs chez l’Homme. L’inhibition de cette région unique par de petites molécules devrait conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cancer.

The membrane-anchored non-receptor tyrosine kinase Src is involved in numerous signal transduction pathways and hyperactive Src is a potent oncogene and driver of human metastasis. Most of our knowledge on Src kinase regulation relies on structural data, which revealed SH2 and SH3-dependent intramolecular interactions to control active conformations of the protein. The kinase, SH3 and SH2 domains of Src are attached to the membrane-anchored SH4 domain through the flexible unique domain (UD). The role of this UD remains obscure due to its intrinsically disordered properties for which reason it was not included in original structural analyses. Interestingly, membrane-associated intrinsic disordered domains are…

Advisors/Committee Members: Roche, Serge (thesis director).

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L’adaptateur LNK est un régulateur négatif des voies de signalisation, dont la voie JAK/STAT,essentielle au développement du système hématopoïétique. Son implication dans les hémopathies chroniques, notamment les Néoplasmes Myéloprolifératifs (NMP), a été mise en évidence par l’analyse de souris invalidées pour cet adaptateur et l’identification de mutations de LNK chez les patients atteints de ces pathologies. Toutefois, le mécanisme permettant la régulation de ses partenaires, dont la kinase JAK2, et l’implication fonctionnelle des mutations de LNK dans les NMP, restent à définir. Ainsi, mon projet de thèse a porté sur l’analyse structurale et fonctionnelle des complexes de signalisation LNK/JAK2 et sur le développement d’une stratégie moléculaire pour l’utilisation thérapeutique de LNK dans les NMP. Nos résultats ont montré pour la première fois, la fonction inhibitrice de la région N-terminale incluant le domaine d’homologie à la Pleckstrine deLNK sur JAK2 normale et de manière plus importante, sur la forme mutée JAK2-V617F, retrouvée chez les patients atteints de NMP. De plus, nos études sur les mutations de LNK localisées dans cette région régulatrice, ont permis de comprendre leur contribution dans le développement de ces hémopathies et de proposer un mécanisme d’inhibition de l’activation de JAK2 par LNK. Nos résultats permettent d’utiliser le ciblage de la région N-terminale de LNK comme stratégie moléculaire inhibant spécifiquement la forme oncogénique JAK2-V617F à l’aide de peptides pénétrants (CPP). A long terme, cette approche pourrait être utilisée comme outil thérapeutique dans le traitement de patients atteints de NMP positifs pour JAK2-V617F.

The LNK adaptor protein is a key negative regulator of signalling pathways, such as JAK/STAT, important in the development of the hematopoietic system. Its implication in chronic blood diseases, such as Myeloproliferative Neoplasms (MPN) has been confirmed by studies on Lnk-deficient mice, as well as the identification of LNK mutations in MPN patients. However, the LNK mechanism of regulation on its partners and the functional implication of LNK mutations in MPN pathogenesis, are still unclear. Therefore, my PhD project covers the structural and functional analysis of theLNK/JAK2 signalling complex and the development of a molecular strategy to use LNK as a therapeutic tool for the treatment of MPN patients. Our study showed, for the first time, the inhibitory function of the N-terminal region and the pleckstrin homology domain of LNK on JAK2 activity, which occurs more importantly on JAK-V617F than JAK2 wild type form. Moreover, our study provided evidence on how LNK mutations located in this LNK region could contribute to these haematological diseases and has allowed us to propose a model for LNK regulatory function on JAK2activity. Furthermore, we developed a cell penetrating peptide-based strategy to deliver this regulatory region of LNK in hematopoietic cells to specifically inhibit JAK2-V617F oncogenic form. The finalaim is to use this region as a…

Advisors/Committee Members: Velazquez, Laura (thesis director).

▼ Le syndrome de Noonan (SN) est une maladie génétique relativement fréquente (prévalence≈1/2000) associant de multiples défauts développementaux (cardiopathies congénitales, retard de croissance, dysmorphie et prédisposition tumorale). Le SN et des syndromes apparentés, regroupés au sein de famille des Rasopathies, sont causés par des mutations d'acteurs ou de régulateurs de la voie de signalisation Ras-MAPK et partagent l'hyperactivation de cette voie comme origine physiopathologique (Tajan et al., 2018). Au-delà des altérations développementales, de récentes études ont souligné que les Rasopathies pouvaient être associées à des anomalies du métabolisme énergétique (Dard et al., 2018). En effet, les patients atteints de Rasopathies, aussi bien que différents modèles murins de ces maladies, présentent une dépense énergétique augmentée et une réduction de leur indice de masse corporelle et de leur adiposité (Leoni, et al. 2016 ; Oba et al, 2018, Tajan et al, 2014). Cependant, les mécanismes sous-jacents à ces altérations métaboliques sont encore mal compris. Dans cette étude, nous avons tiré parti d'un modèle murin du SN, portant à l'état hétérozygote une mutation du gène codant SHP2 (SHP2D61G/+) fréquemment retrouvée chez les patients SN. Nous avons observé que les souris SN affichaient une augmentation de leur dépense énergétique sans modification majeure de leurs prises hydrique et alimentaire ou de leur activité locomotrice spontanée. De plus, les souris SN ont une réduction de tous leurs dépôts adipeux, sont résistantes à l'obésité lorsque mises en régime riche en graisse, et présentent des modifications fonctionnelles de leurs tissus adipeux. De façon intéressante, nous avons également documenté une augmentation de la densité mitochondriale, de la biogenèse et de la respiration dans le tissu adipeux inguinal des souris SN, suggérant un phénomène de " beigisation ". En accord avec ces résultats, UCP1 est spécifiquement surexprimé dans ce tissu et les souris SN présentent un phénotype de résistance au froid. D'un point de vue mécanistique, l'expression de mutants de SHP2 associés au SN augmente la transdifférenciation de cellules adipeuses souches multipotentes humaines (hMADS) vers un phénotype beige, révélant un processus cellule-autonome. De plus, un traitement chronique des souris SN par un inhibiteur pharmacologique de MEK1 normalise l'expression génique des marqueurs de mitochondriogenèse et d'UCP1, traduisant un phénotype Ras-MAPK dépendant. De manière surprenante, dans certains tissus non adipeux (foie, muscle) de même que dans une lignée cellulaire fibroblastique exprimant des mutants SN, nous avons mesuré une diminution de la fonction et/ou de la biogenèse mitochondriales, en accord avec des travaux antérieurs (Lee et al., 2009). Cette contradiction apparente pourrait être liée aux capacités oxydatives différentes des tissus/cellules considérés. A l'appui de cette hypothèse, les souris SN présentent un décalage plus rapide du quotient respiratoire vers l'utilisation du glucose, soulignant une gestion… Advisors/Committee Members: Yart, Armelle (thesis director).

▼ Lors du développement de l'asymétrie gauche droite dans le cerveau du poisson zèbre, un petit groupe de cellules, le parapinéale, migre collectivement depuis la ligne médiane vers la partie gauche de l'épithalamus. Cette migration est défectueuse dans des mutants pour le gène fgf8, indiquant que le facteur Fgf8 (Fibroblast Growth Factor 8), sécrété de part et d'autre de la ligne médiane, est requis pour la migration. Cependant, l'orientation gauche de la migration dépend de l'activation, plus précocement dans l'épithalamus gauche, de la voie de signalisation Nodal/TGFb (Transforming Growth Factor). Par conséquent, la parapinéale est un modèle de choix pour comprendre comment les cellules migrent collectivement en réponse aux Fgf et pour étudier comment d'autres voies de signalisation modulent ce processus. L'imagerie en temps réel d'un transgène rapporteur de la signalisation FGF a révélé que la voie FGF est activée préférentiellement dans quelques cellules de tête, c'est à dire localisées au front de migration. L'expression globale d'un récepteur aux Fgf activé de façon constitutive (CA-FgfR1) interfère avec la migration de la parapinéale en contexte sauvage mais est capable de restaurer à la fois la migration de la parapinéale et l'activation focale de la voie FGF au front de migration dans les mutants fgf8-/-. De plus, l'activation focale de la voie FGF dans seulement quelques cellules de parapinéale est suffisante pour restaurer la migration de tout le collectif dans les mutants fgf8-/-. Finalement, nos données montrent que la signalisation Nodal contribue à restreindre et à biaiser l'activation de la voie FGF afin d'orienter la migration de la parapinéale vers le côté gauche (Manuscript n°1). Par la suite, mes travaux de thèse ont visé à comprendre comment l'activation de la voie FGF est restreinte à quelques cellules, bien que toutes les cellules de parapinéale semblent compétentes pour activer la voie. Nos résultats montrent que la signalisation Notch est capable de restreindre l'activation de la voie FGF. La perte ou le gain de fonction de la voie Notch entrainent respectivement une augmentation ou une diminution de l'activité FGF, associés à des défauts de migration de la parapinéale dans les deux contextes. De plus, la diminution ou l'augmentation artificielle du niveau d'activation de la voie FGF peut respectivement restaurer la migration de la parapinéale ou aggraver les défauts de migration en absence d'activité Notch. Nos données indiquent que la signalisation Notch restreint l'activation de la voie FGF au sein des cellules de parapinéale pour permettre la migration du collectif (Manuscript n°2). La voie Notch est également requise pour la spécification d'un nombre correct de cellules de parapinéale, indépendamment de la voie FGF. En parallèle, nous avons analysé la fonction de MMP2 (Matrix Metalloprotease 2), une protéine exprimée mosaïquement dans la parapinéale et candidate pour moduler la signalisation FGF. Cependant, nous n'avons observé aucun défaut de spécification ou de migration de la… Advisors/Committee Members: Blader, Patrick (thesis director), Roussigné, Myriam (thesis director).

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Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. Sa croissance et sa progression sont dépendantes de signaux hormonaux, tels que les œstrogènes, et de l’interaction des cellules cancéreuses avec le microenvironnement matriciel. La perte d’expression du récepteur aux estrogènes ERα est un marqueur de mauvais pronostic et de non réponse à l’hormonothérapie. Dans ces tumeurs agressives, l’expression du SDC-1, un protéoglycane transmembranaire impliqué dans l’angiogenèse, la prolifération et l’invasion, est augmentée suggérant un antagonisme entre la signalisation œstrogénique et le SDC-1 dans ces tumeurs. En utilisant les cellules de carcinome mammaire ER(+) MCF7, nous avons montré que les œstrogènes via le récepteur ERα sont capables d’inhiber l’expression du SDC 1 par un mécanisme nécessitant une néosynthèse protéique et la phosphorylation d’ERα par la kinase IKK. Parallèlement, nos résultats montrent que la dérégulation de l’expression du SDC-1 affecte la réponse proliférative des œstrogènes dans les cellules MCF7 en modifiant la localisation subcellulaire d’ERα. Nos résultats montrent à la fois l’inhibition tonique et E2-induite de l’expression du SDC-1 par ERα dans les cellules MCF7 et la potentialité du SDC-1 à réduire la réponse œstrogénique de ces cellules. Ainsi, ces résultats sont autant d’arguments qui renforcent l'hypothèse d'un antagonisme entre la signalisation médiée par ERα et le SDC-1 lequel influencerait l'orientation phénotypique des cellules de carcinome mammaire.

Breast cancer is the most common cancer in women. Its growth and progression depend on hormone signals, such as estrogens, and on interactions with the matrix microenvironment. The loss of the estrogen receptor ERα expression is a poor prognosis marker and predicts a resistance to antihormonal therapies. In these aggressive tumors, SDC-1 expression, a transmembrane proteoglycan involved in angiogenesis, proliferation and invasiveness is increased suggesting an antagonism between estrogenic signaling and SDC-1 in breast tumors. Using ER (+) MCF7 mammary carcinoma cells, we have shown that estrogens via the ERα are able to inhibit the expression of SDC-1 by a mechanism requiring protein synthesis and phosphorylation of ERα by the IKK kinase. Additionally, our results show that dysregulation of SDC-1 expression affects the proliferative response to estrogens in MCF7 cells by altering the subcellular localization of ERα. Our results show both a tonic and E2-induced inhibition of SDC-1 expression by ERα in MCF7 cells and the potentiality of SDC-1 to reduce the estrogenic response of these cells. Thus, these results support the hypothesis that an antagonism between ERα signaling and SDC-1 which could influence the phenotypic orientation of mammary carcinoma cells.

Advisors/Committee Members: Levallet, Jérôme (thesis director).

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La production d’anion superoxyde (O2-) par le complexe NADPH oxydase 2 (NOX2) du polynucléaire neutrophile (explosion oxydative, EO) contribue à l’élimination d’agents pathogènes. Cette fonction de défense est stimulée par divers agents pro-inflammatoires, notamment par des peptides bactériens (fMLP), qui déclenchent une cascade de signalisation impliquant différentes protéines kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) et aboutissant à l’activation de la NOX2 (également nommée gp91phox), le coeur catalytique du complexe. Dans cette thèse, j’ai identifié la protéine kinase mTOR comme un nouvel effecteur majeur de l’EO dans les neutrophiles sains et j’ai comparé son mode d’action transductionnel dans les neutrophiles de patients ayant une cirrhose alcoolique décompensée en vue de comprendre leur grande susceptibilité aux infections bactériennes.Une contribution majeure de mTOR dans la production d’O2- induite par le fMLP a pu être démontrée à l’aide de son antagoniste spécifique, le médicament Rapamycine et par une approche antisense. mTOR agit en amont de la p38-MAPK qui phosphoryle la p47phox, un composant majeur du complexe NADPH oxydase. Dans les neutrophiles de patients cirrhotiques, l’EO est fortement défaillante, associée à un défaut d’activation de la voie p38-MAPK/p47phox(S345). Ce déficit d’EO est aggravé par la Rapamycine. Les neutrophiles de patients cirrhotiques présentent également un déficit d’expression de la gp91phox (NOX2), p22phox, p47phox et mTOR. Un déficit d’expression de la NOX2 a pu être reproduit en traitant les neutrophiles sains par le fMLP ou du plasma des patients. De plus, ce phénomène met en jeu une dégradation protéolytique insoupçonnée de la gp91phox impliquant l’élastase. Enfin, la déficience fonctionnelle des neutrophiles de patients a pu être corrigée dans des neutrophiles isolés et dans du sang total des patients cirrhotiques à l’aide d’un agoniste de récepteurs « Toll-like receptor (TLR) » qui agit en favorisant la transcription du gène de la gp91phox et sa synthèse protéique.En conclusion, mTOR émerge comme un nouvel effecteur transductionnel majeur de l’EO des neutrophiles, favorisant l’activation de la voie p47phox/gp91phox via les MAPK. Cette nouvelle voie de signalisation est fortement impactée au cours de la cirrhose alcoolique, ce qui favorise la susceptibilité des patients aux infections bactériennes. Bien que notre étude soulève ainsi des inquiétudes quant à l’utilisation d’inhibiteurs de mTOR chez les patients immunodéprimés, elle suscite par ailleurs la perspective de pouvoir corriger les déficits fonctionnels des neutrophiles à l’aide d’agents capables de stimuler des TLR intracellulaires.

Superoxide anion (O2-) production by NADPH oxidase 2 (NOX2) complex of polymorphonuclear neutrophil (i.e respiratory burst, RB) contributes to efficient elimination of pathogens. This defense function is stimulated by various pro-inflammatory agents, especially by bacterial peptides (fMLP) which trigger a signaling cascade involving many protein kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) resulting in…

Advisors/Committee Members: Périanin, Axel (thesis director).

▼ Le vieillissement de la population augmentera l’incidence des troubles osseux, notamment les fractures ostéoporotiques, menant ainsi à des pertes osseuses de taille critique. La méthode privilégiée afin de combler ces pertes, l’autogreffe, comporte cependant des limitations. L’une des alternatives étudiées est l’utilisation de matériaux biomimétiques. Afin d’optimiser la régénération osseuse, les biomatériaux doivent interagir avec le tissu environnant. Ainsi, ces matériaux peuvent être fonctionnalisés avec des peptides d’adhésion, le peptide Arg-Gly-Asp (RGD) étant l’une des séquences les plus fréquemment utilisées. De plus, afin de favoriser la différenciation des cellules en ostéoblastes, l’utilisation de facteurs de croissance tels que les protéines morphogénétiques osseuses (BMPs) s’avère efficace, la BMP-2 et la BMP-7 étant approuvées par la Food and Drug Administration pour des applications commerciales de régénération osseuse. La BMP-9 a montré avoir un potentiel ostéogénique supérieur à ces dernières. Par contre, peu d’études portent sur l’influence des peptides d’adhésion sur la réponse des cellules aux BMPs. Ce projet de maîtrise a donc pour principal objectif d’étudier l’impact d’un film de polycaprolactone (PCL) fonctionnalisé par des peptides d’adhésion dérivés de la sialoprotéine osseuse (PCL-pBSP) ou de la fibronectine (PCL-pFibro) sur la réponse de cellules souches mésenchymateuses (MSCs) C3H10T1/2 à la BMP-9 et à ses peptides dérivés (pBMP-9 et SpBMP-9). En effet, les BMPs étant coûteux à produire et purifier, des peptides dérivés moins dispendieux ont été développés. Le premier volet de ce mémoire consiste en une revue de la littérature qui vient d’être acceptée dans le journal Frontiers in Bioscience. Le tissu osseux, le processus de réparation osseuse et les types d’interactions entre les cellules osseuses et les biomatériaux y sont décrits. Elle présente aussi le processus de différenciation ostéogénique des MSCs afin d’identifier les molécules pouvant être utilisées dans le développement de matériaux biomimétiques en plus de décrire les plus récents matériaux biomimétiques fonctionnalisés par des peptides d’adhésion utilisés conjointement avec des facteurs de croissance. Le deuxième volet décrit les résultats expérimentaux obtenus qui font l’objet d’un article soumis dans le journal Acta Biomaterialia. Il a été démontré que le PCL-pFibro par rapport au PCL-pBSP permettait une meilleure organisation du cytosquelette des C3H10T1/2 et une activation plus rapide de la focal adhesion kinase, protéine impliquée dans l’adhésion cellulaire. De plus, les 2 films de PCL fonctionnalisés ont montré un effet contraire au niveau de la signalisation JNK; le PCL-pFibro l’activait tandis que le PCL-pBSP l’inhibait. Or JNK est indispensable à la différenciation ostéogénique des C3H10T1/2 induite par la BMP-9. Suite à une stimulation des MSCs par la BMP-9 ou ses peptides dérivés, les C3H10T1/2 adhérant sur le PCL-pFibro ont montré une activation et une translocation nucléaire des Smad1/5/8 plus importantes que… Advisors/Committee Members: Faucheux, Nathalie.

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Les voies de signalisation décrivent les réponses d'une cellule à des stimuli externes. Elles sont primordiales dans les processus biologiques tels que la différentiation, la prolifération ou encore l'apoptose. La biologie des systèmes tentent d'étudier ces voies de façon exhaustive à partir de modèles statistiques ou dynamiques. Le nombre de solutions expliquant un phénomène biologique (par exemple la réaction d'une cellule à un stimulus) peut être très élevé dans le cas de grands modèles. Cette thèse propose, dans un premier temps, différentes stratégies de regroupement de ces solutions à partir de méthodes de clustering et d'analyse de concepts formels. Puis elle présente la caractérisation de ces regroupements à partir de web sémantique. Ces stratégies ont été appliquées au réseau de signalisation du TGF-beta, un stimulus extra-cellulaire jouant un rôle important dans le développement du cancer, ce qui a permis d'identifier cinq grands groupes de trajectoires participant chacun à des processus biologiques différents. Dans un second temps, cette thèse se confronte au problème de conversion des données hétérogènes provenant de différentes bases dans un formalisme unique afin de pouvoir généraliser l'étude précédente. Elle propose une stratégie permettant de regrouper les différents réseaux de signalisation provenant d'une base de données en un modèle unique et ainsi permettant de calculer toutes les trajectoires de signalisation d'un stimulus.

Signaling pathways describe the extern stimuli responses of a cell. They are indispensable in biological processes such as differentiation, proliferation or apoptosis. The Systems Biology tries to study exhaustively the signalling pathways using static or dynamic models. The number of solutions which explain a biological phenomenon (for example the stimulus reaction of cell) can be very high in large models. First, this thesis proposes some different strategies to group the solutions describing the stimulus signalling with clustering methods and Formal Concept Analysis. Then, it presents the cluster characterization with semantic web methods. Those strategies have been applied to the TGF-beta signaling network, an extracellular stimulus playing an important role in the cancer growing, which helped to identify 5 large groups of trajectories characterized by different biological processes. Next, this thesis confronts the problem of heterogeneous data translation from different bases to a unique formalism. The goal is to be able to generalize the previous study. It proposes a strategy to group signaling pathways of a database to an unique model, then to calculate every signaling trajectory of the stimulus.

Advisors/Committee Members: Dameron, Olivier (thesis director), Théret, Nathalie (thesis director).

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Schizosaccharomyces pombe est devenu un important système modèle pour étudier les processus physiologiques, biochimiques et génétiques chez l'homme. Ces travaux appartiennent à un projet sur la façon dont la fonction altérée de l'appareil de Golgi contribue à des maladies comme le cancer ou cause des anormalités génétiques. La protéine HID-1 de C. elegans et des humains est une protéine de l'appareil de Golgi qui appartient à la superfamille de protéines DYMECLIN. Les animaux ont à la fois un gène HID1 et un gène DYM. Chez les humains, une expression réduite de HID1 est impliquée dans la prolifération de tumeurs. La perte de DYM chez les humains mène à une déformation squelettique. S. pombe a trois gènes orthologues HID-1, mais pas de DYM. Par contraste, de nombreux eucaryotes unicellulaires et pluricellulaires n'ont qu'un gène DYM. Les mutants de S. pombe sans Hid1 et Hid3 étaient sensibles au stress oxydatif et la croissance de hid3Δ a été stoppée dans des milieux de culture minimum standard. L'insensibilité de hid3Δ au brefeldin A, mais sa sensibilité au golgicide A démontrent que Hid3 fonctionne dans le transport antérograde à travers l'appareil de Golgi. Afin d'explorer des rapports indiquant que le renouvellement des protéines pourrait être modifié dans hid3Δ, j'ai entrepris une étude de protéomique à la quantification label-free. La régulation positive de la voie de signalisation MAPK de tension a démontré que les cellules étaient dans un état de tension dans des conditions normales de croissance. De plus, des composants de protéine dans plusieurs voies de signalisation étaient modifiés, pouvant affecter une large gamme de processus cellulaires.

Schizosaccharomyces pombe has become an important model system to study physiological, biochemical and genetic processes in humans. This work is part of a continuing project to study how altered Golgi function contributes to diseases, such as cancer, or causes of genetic abnormalities. The HID-1 protein of C. elegans and humans are peripheral membrane proteins of the Golgi apparatus and are part of the DYMECLIN superfamily of proteins. Animals have both a HID1 and a DYM gene. In C. elegans, HID-1 maintains normal cellular growth and in humans reduced expression of HID1 has been implicated in tumour proliferation. Loss of DYM in humans leads to skeletal deformation and potentially mental retardation. S. pombe has three HID-1 orthologues, but no DYM. In contrast, many unicellular and multicellular eukaryotes have only DYM. S. pombe mutants lacking Hid1 and Hid3 were sensitive to oxidative stress and growth of hid3Δ was stopped in standard minimal media. Insensitivity of hid3Δ to brefeldin A but sensitivity to golgicide A demonstrated that Hid3 operates in anterograde protein transport through the Golgi. In order to investigate reports that protein turnover might be altered in hid3Δ, I undertook a proteomics study using label-free protein quantification. Up-regulation of the MAPK stress signalling pathway demonstrated that cells were under a state of stress under…

Advisors/Committee Members: Hooks, Mark A. (thesis director).

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Le neuroblastome est un cancer pédiatrique diagnostiqué chez les très jeunes enfants. afin de pouvir étudier l'impact de signalisation embryonnaire sur le développement de la maladie in vivo, nous avons mis au point un nouveau modèle d'étude du neuroblastome chez l'embryon aviaire. Ce nouveau modèle nous permet d'étudier in vivo la contribution de différentes signalisation à la tumorigénèse neuroblastique. nous avons donc mis en évidece le rôle de Sema3C et HDGF dans la tumorigénèse neuroblastique

Neuroblastoma is a pediatric cancer diagnosed in very young children. In order to study the impact of embryonic signaling on the development of the disease in vivo, we have developed a new model for the study of neuroblastoma in the avian embryo. This new model allows us to study in vivo the contribution of different signaling to neuroblastic tumorigenesis. We have thus highlighted the role of Sema3C and HDGF in neuroblastic tumorigenesis

Advisors/Committee Members: Castellani, Valérie (thesis director).

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Le cancer du poumon est le troisième cancer le plus fréquent chez les femmes et le deuxième chez les hommes, il est la cause principale de décès par cancer dans le monde, avec une mortalité annuelle supérieure à 1 million. Malgré des progrès remarquables dans la thérapie ciblée, la majorité des patients atteints de cancer du poumon sont diagnostiqués dans un stade avancé où ils ne connaissent pas d'amélioration significative de leur survie globale. Les récepteurs à domaine tyrosine kinase, tels que le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR), traduisent les informations du microenvironnement dans la cellule en activant des voies de signalisation homéostatiques. L'internalisation et la dégradation de l'EGFR suite à la liaison du ligand limitent l'intensité de la signalisation proliférative, ce qui contribue à maintenir l'intégrité cellulaire. Dans les cellules cancéreuses, la dérégulation du trafic de l’EGFR aboutit à des effets divers sur la progression tumorale. Dans cette étude, nous avons identifié la sortiline comme un régulateur clé de l'internalisation de l'EGFR à partir de la membrane plasmique. La perte de l’expression de la sortiline dans les cellules tumorales augmente la prolifération cellulaire en soutenant la signalisation de l’EGFR à la surface de la cellule, ce qui accélère la croissance tumorale. Chez les patients atteints de cancer du poumon, l'expression de la sortiline diminue avec l’augmentation du grade pathologique et l’expression de son gène, SORT1, est fortement corrélée à une meilleure survie globale, en particulier chez les patients présentant une forte expression de l'EGFR. Ainsi, la sortiline représente un nouveau régulateur du trafic intracellulaire de l’EGFR, elle agit en contrôlant l'internalisation de ce récepteur et en limitant la croissance tumorale.

Lung cancer is the third most common cancer in women and the second in men, it is the leading cause of cancer-related death worldwide, with an annual mortality of more than 1 million. Despite remarkable advances in targeted therapy, the majority of patients with lung cancer are diagnosed at an advanced stage where they do not experience a significant improvement in overall survival. Tyrosine kinase receptors such as the epidermal growth factor receptor (EGFR) transduce information from the microenvironment into the cell and activate homeostatic signalling pathways. Internalisation and degradation of EGFR after ligand binding limits the intensity of its proliferative signalling, thereby helping to maintain cell integrity. In cancer cells, deregulation of EGFR trafficking has a variety of effects on tumour progression. Here, we report that sortilin is a key regulator of EGFR internalisation. Loss of sortilin in tumour cells promotes cell proliferation by sustaining EGFR signalling at the cell surface, ultimately accelerating tumour growth. In lung cancer patients, sortilin expression decreases with increased pathologic grade, and the expression of SORT1 (the gene encoding sortilin) is strongly correlated with a better…

Advisors/Committee Members: Lalloué, Fabrice (thesis director), Vincent, François (thesis director).