GIRK2 est situé sur le chromosome 21, dont la trisomie cause le syndrome de Down (DS). Les proportionss des sous-populations de lymphocytes T sont altérées, le nombre de lymphocytes B circulants est diminué. Notre hypothèse est un défaut de contrôle de la domiciliation/recirculation des leucocytes par les cellules endothéliales (CE). Les CE formant la paroi des vaisseaux, assurent la néovascularisation, interagissent avec les cellules circulantes, initient l'adhésion donc, la réponse immune. Pour élucider l'influence de GIRK2 sur la fonction des CE, un modèle cellulaire in vitro a été mis au point. Des lignées de CE furent établies à partir de: moelle osseuse, thymus, ganglions lymphatiques périphériques, plaques de Peyer et cerveau de souris transgéniques dotées de copies additionnelles du gène et de souris contrôles. La biologie de l'endothélium fut abordée quant aux molécules d'adhésion, et processus d'adhésion et d'angiogenèse. Les CE issues des souris transgéniques expriment différents niveaux de CD29, CD34, leurs propriétés d'adhésion des lymphocytes ainsi que d'angiogenèse sont dramatiquement affectées. Le profil d'expression des gènes des CE de souris transgéniques montrent que parmi les molécules d'adhésion, chimiokines et récepteurs, VEGFs et récepteurs, plus d'un quart des ARNm est considérablement modifié par rapport aux contrôles. Nos résultats montrent clairement que le gène GIRK2 influence la function endothéliale des patients atteints de DS.

Plusieurs mécanismes peuvent réduire l'angiogenèse tumorale d'où les stratégies visant à bloquer les cellules endothéliales (CE). Les cellules tueuses naturelles (NK) (natural killer cells) stimulées, s'arment pour l'élimination des cellules " dangereuses ". Notre hypothèse est qu'en conditions pathologiques (tumeur), les CE, acteurs de l'angiogenèse tumorale seraient reconnues comme telles et candidates à l'attaque par les NK. Les interactions entre les NK et les CE sont abordées à l'aide de CE humaines in vitro, quant aux mécanismes moléculaires de l'adhésion des NK en conditions statiques et conditions de flux. Ceci montre que les NK activées par l'IL-2 reconnaissent et adhérent aux CE selon leur origine tissulaire. Ce mécanisme est indépendant des sélectines mais dépend soit des intégrines, soit des co-récepteurs similaires aux lectines de type C. La cytotoxicité des NK vis-à-vis des CE s'exerce par la voie perforine-granzyme. En outre, stimulées par l'IL-2, les NK induisent la translocation de Bid et libération du cytochrome C dans les CE cibles lesquelles expriment les récepteurs de "mort", voie alternative d'apoptose. Ce modèle in vitro est validé avec des NK du sang humain. A visée in vivo, les expériences réalisées avec des CE murines et des NK de la rate de souris indiquent que l'efficacité des NK activées par l'IL-2 est directement reliée à leur adhésion, laquelle dépend de l'origine tissulaire des CE. Nous démontrons que l'IL-12 (interleukine connue pour inhiber l'angiogenèse tumorale) active les NK en synergie avec l'IL-2. Les NK reconnaissant et tuant les CE in vitro suggère l'hypothèse qu'in vivo elles inhibent l'angiogenèse tumorale.

Dans le traitement des cancers des voies aérodigestives supérieures (VADS), une approche biologique par des anti-EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) comme le cetuximab (Erbitux®) a récemment été proposée. Le cetuximab est un anticorps monoclonal chimérique qui se lie spécifiquement au domaine extracellulaire de l'EGFR, régulateur central de la prolifération et de la différenciation dans les cancers. Par cette liaison, le cetuximab entre en compétition avec les ligands du récepteur et empêche son activation, induit son internalisation et bloque la transduction du signal vers les voies de signalisation en aval. Même si cette approche thérapeutique est rationnelle puisque l'EGFR est surexprimé dans la plupart des cancers et notamment dans les cancers des VADS, certains types de cancers présentent une résistance à cet anticorps. Parmi les molécules qui ciblent EGFR il existe également des inhibiteurs de l'activité tyrosine kinase intracellulaire de l'EGFR comme le gefitinib (Iressa®), mais ce dernier n'est actuellement pas prescrit dans le traitement des cancers des VADS.Le but de notre travail a été d'étudier les mécanismes de résistance au cetuximab dans des lignées cellulaires de cancers des VADS puis de proposer des associations thérapeutiques pouvant pallier à cette résistance.Nous avons choisi deux lignées cellulaires de cancers des VADS, CAL33 et SQ20B en comparaison à la lignée épidermoïde A431 sur exprimant EGFR et sensible au cetuximab. Nous avons pu mettre en évidence que CAL33 et SQ20B étaient résistantes au cetuximab mais de manière surprenante sensibles au gefitinib. Nous avons montré que l'absence d'inhibition de phosphorylation d'AKT et qu'une altération de l'internalisation de l'EGFR par le cetuximab étaient responsables en partie de la résistance au cetuximab dans ces modèles cellulaires.Afin de pallier à cette résistance nous avons alors étudié les conséquences biologiques de l'association du cetuximab avec (i) des inhibiteurs de la voie PI3K/AKT par différentes approches et avec (ii) les radiations ionisantes. Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de l'inhibition de la voie AKT par un inhibiteur de PI3K ou un siRNA ciblant AKT. Nous avons démontré que l'inhibition de la phosphorylation d'AKT par l'inhibiteur LY294002 sensibilisait au cetuximab la lignée CAL33 porteuse d'une mutation activatrice du gène PIK3CA codant pour la sous-unité catalytique p110 de la protéine PI3K. Nous avons montré que la persistance de l'activation d'AKT dans la lignée CAL33 prévenait l'effet anti tumoral du cetuximab, tandis que la résistance au cetuximab dans la lignée SQ20B ne semblait pas dépendante de la voie AKT.Une association de traitement du cetuximab avec les radiations ionisantes est déjà proposée en clinique dans le traitement des cancers des VADS. Nous avons donc dans un second temps déterminé les effets de cette association de traitement dans les lignées SQ20B et CAL33 respectivement sauvage et mutée dans la voie de signalisation AKT et dans la lignée contrôle A431. Nous avons montré que l'association du cetuximab aux radiations ionisantes potentialisait l'effet du cetuximab sur l'inhibition de prolifération de la lignée A431 alors que nous n'avons observé aucune potentialisation de l'effet du cetuximab sur la prolifération dans les lignées résistantes CAL33 et SQ20B. Dans ce travail, nous montrons que la voie AKT apparaît donc comme un élément central dans la réponse au cetuximab dans la lignée CAL33 et que l'association du cetuximab avec un inhibiteur de la voie PI3K/AKT pourrait être une bonne option thérapeutique dans le traitement des cancers des VADS mutés pour PIK3CA.

Les Parabasalia constituent un groupe d'eucaryotes unicellulaires répartis en 2 classes : les hypermastigines et les trichomonadines. Le premier volet de ma thèse concerne l'étude de la systématique de ce groupe par l'utilisation d'outils moléculaires. En séquençant les gènes codant pour différents marqueurs de nombreux taxons d'intérêt, des phylogénies moléculaires sont construites et comparées à la systématique traditionnelle basée sur un nombre limité de caractères morphologiques. Ces phylogénies moléculaires sont largement en conflit avec la classification actuelle et appelle donc à une révision globale de la taxonomie de ce groupe. Le second volet de mes travaux concerne l'étude des processus de mort cellulaire chez la trichomonadine, Trichomonas vaginalis, l'agent responsable de la trichomonose humaine qui est la maladie transmise sexuellement d'origine non virale la plus répandue à travers le monde. Il est possible d'induire une forme de mort cellulaire distincte de la nécrose chez ce parasite via l'utilisation de drogues pro-apoptotiques comme la staurosporine. Certaines caractéristiques de cette mort cellulaire sont communes à celles observées pour l'apoptose des métazoaires alors que d'autres semblent spécifiques à ce parasite. Ce microorganisme présente en outre deux particularités intéressantes dans le cadre de notre projet. La première est son unicellularité. En effet, on sait aujourd'hui que l'apparition des mécanismes de mort cellulaire a précédé celle de la multicellularité. De ce fait, étudier ces processus de mort cellulaire chez les unicellulaires peut apporter des informations intéressantes sur un problème de biologie générale qui est l'origine de la mort cellulaire chez les métazoaires. La seconde est qu'il est dépourvu de mitochondries et de ce fait pouvoir induire une mort cellulaire chez Trichomonas pourrait remettre en question le rôle central de la mitochondrie dans le processus apoptotique. Nous avons donc initié l'identification et la caractérisation des molécules potentiellement impliquées dans la mort cellulaire chez ce microorganisme. Une recherche in silico menée dans le programme de séquençage du génome de T. vaginalis ne nous a pas permis d'identifier de protéines homologues à celles connues comme étant impliquées dans le processus d'apoptose chez les métazoaires à l'exception de possibles métacaspases qui sont considérées comme des caspases primitives. Ces protéines, au nombre de 11 chez Trichomonas, possèdent toutes le domaine catalytique peptidase C14 et la dyade histidine-cystéine du site catalytique caractéristiques des caspases. Ces métacaspases de Trichomonas peuvent se regrouper en deux classes : l'une englobant celles présentant une extension amino-terminale et l'autre regroupant celles ne présentant pas cette extension. Dans un premier temps, nous avons étudié l'expression relative des 11 gènes codant ces métacaspases par PCR quantitative après induction de l'apoptose par la staurosporine. Nous avons montré une surexpression significative de la plupart de ces gènes. Cette régulation est donc différente de celle généralement observée pour les gènes de caspases. Nous avons ensuite mené une étude biochimique et enzymatique pour un représentant de chacune des deux classes de métacaspases de Trichomonas. Après production de ces protéines en système bactérien, nous avons montré, par western blot, qu'elles ont la propriété de s'autocliver tout comme les métacaspases étudiées chez d'autres organismes et les caspases initiatrices des métazoaires. Ces résultats ont été confirmés par la production de ces deux métacaspases mutées au niveau des deux résidus C et H du site catalytique. De plus, l'étude de l'activité enzymatique de ces protéines révèle une forte spécificité endopeptidase arginine ou lysine spécifique comme pour les autres métacaspases décrites jusqu'à présent et donc différente de celle des caspases qui est aspartate spécifique. [...]

Les Facteurs de transcription du groupe PEA3 (Pea3, Erm et Er81) font partie de la famille d'oncogènes ETS. Leur expression est souvent observée lors de la mise en place des organes par morphogenèse de branchement tels que les poumons ou encore la glande mammaire. De plus une expression aberrante de ces facteurs de transcription est corrélée au caractère cancéreux de nombreux tissus tels que le côlon, les poumons ou encore le sein. Ainsi, l'expression d'Erm dans les tumeurs du sein est associée à un mauvais pronostic pour les patientes et celle de Pea3 constitue un marqueur de l'agressivité tumorale. Enfin, en qualité de facteur de transcription Pea3 module l'expression de gènes spécifiques alors appelés gènes cibles. Même si certains de ces gènes sont déjà bien caractérisés beaucoup de choses restent à faire pour comprendre les mécanismes moléculaires régulés par Pea3. Dans ce contexte lors de ma thèse je me suis intéressé à l'étude du rôle du facteur de transcription Pea3 dans les processus de morphogenèse et de tumorigenèse mammaires selon deux approches complémentaires : 1- l'étude des propriétés morphogénétiques modulées par Pea3 lors des étapes de morphogenèse et de tumorigenèse mammaires, 2- la recherche et la caractérisation de gènes régulés par Pea3 dans ce même contexte, par une analyse transcriptomique à grande échelle en utilisant des puces à ADN. Ces deux points sont développés grâce à l'utilisation de modèles cellulaires dans lesquelles nous modulons l'expression de Pea3. Les cellules épithéliales mammaires TAC 2.1 modèle de morphogenèse mammaire dans lesquelles nous surexprimons Pea3 et les cellules mammaires transformées MMT, modèle de tumorigenèse mammaire dans lesquelles nous inhibons l'expression du facteur de transcription Pea3. Au cours de ma thèse nous avons ainsi pu montrer l'importance du facteur de transcription Pea3 dans le contrôle des propriétés de migration, d'invasion et de prolifération des cellules cancéreuses TAC et MMT. En accord avec ces données, la recherche des gènes dont l'expression est régulée par Pea3 dans nos deux modèles cellulaires suite à la modulation de Pea3, a permis d'identifier de nombreux gènes capables de réguler la prolifération, la migration et l'invasion des cellules. Parmi ces gènes nous nous sommes intéressés au gène cycline d2 bien connu pour son implication dans le contrôle de la progression du cycle cellulaire. Nous avons pu montrer que le gène cycline d2 est un gène cible direct du facteur de transcription Pea3 qui module l'expression dans le modèle cellulaire TAC des deux transcrits (cycline d2 et cycline d2 trc) issus de ce gène et décrits à ce jour. L'étude de la fonction des protéines Cycline D2 et Cycline D2 Trc dans les cellules TAC a été entreprise. Tout d'abord la surexpression de l'une ou l'autre de ces isoformes dans les cellules TAC 2.1 modifie de façon opposée leur capacité à s'organiser dans un gel de collagène mimant l'environnement d'une glande mammaire, la Cycline D2 réprimant cette capacité et la Cycline D2 Trc l'augmentant. L'utilisation de petits ARN interférents permettant de réprimer l'expression de ces deux protéines a permis de montrer une relation fonctionnelle, toujours opposée, des deux isoformes avec le facteur de transcription Pea3 pour le contrôle de la progression du cycle cellulaire mais aussi pour l'induction d'une transition épithélio-mésenchymateuse étroitement reliée au pouvoir de migration des cellules épithéliales lors du développement des organes comme la glande mammaire mais aussi lors de la progression tumorale. Notre étude a ainsi permis de mieux définir l'implication du facteur de transcription Pea3 lors des événements de morphogenèse et de tumorigenèse de la glande mammaire. De plus elle ouvre la réflexion sur le rôle du gène cycline d2 lors de ces événements.

Les MICI (maladies inflammatoires chroniques de l'intestin) invalident 200 000 personnes en France. La région Nord-Pas-de-Calais est particulièrement touchée par ces affections et les traitements disponibles pour ces pathologies demeurent coûteux et peu nombreux. Des études récentes ont suggéré que le système endocannabinoïde, exprimé au seing du tractus gastro-intestinal, est une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement des MICI. Ce système se compose des récepteurs aux cannabinoïdes CB1 et CB2, des ligands endogènes de ces récepteurs, notamment l'anandamide et le 2-arachidonoylglycérol et des protéines impliquées dans l'anabolisme et le catabolisme des ligands. L'anandamide a présenté des capacités à prévenir la colite induite par le TNBS à des rongeurs. Toutefois, in vivo ce composé possède un temps de demi-vie court et est rapidement dégradé par une amidase à sérine, la FAAH (Fatty Acid Amide Hydrolase). Nous avons ainsi envisagé la conception, la synthèse et l'évaluation pharmacologique de nouveau inhibiteurs de la FAAH. L'une de nos molécules, le composé 95, présentant une CI50 sur l'enzyme de 88 nM a ensuite été injectée par voie intrapéritonéale à des souris dont la colite a été induite trois jours plus tard par l'injection intrarectale de TNBS. L'évaluation des scores macroscopiques et microscopiques des dommages causés sur le côlon par l'agent irritant a ensuite été effectuée. L'inflammation du côlon a été significativement réduite chez le groupe de souris ayant été traité par le composé 95, montrant que l'inhibition de la FAAH est une stratégie thérapeutique efficace dans le traitement des MICI.

Les protéoglycannes exercent de nombreuses fonctions par le biais de leur partie protéique ou de leurs glycosaminoglycannes. La caractérisation des interactions entre les glycosaminoglycannes et des protéines a ouvert de larges champs d'applications. Dans ce cadre, deux thèmes de recherche ont été développés. Premièrement, nous nous sommes intéressés à un nouveau protéoglycanne appelé endocan. La développement des capacités de production et de purification de cette macromolécule, nous a permis par différentes approches de déterminer le profil structural de sa chaîne glycannique et de sa partie protéique, mais aussi d'étudier les interactions avec plusieurs de ses partenaires protéiques dont l'interféron γ et l'hépatocyte growth factor, impliqués respectivement dans l'inflammation et le développement tumoral. Parallèlement, une étude structurale et fonctionnelle de l'interaction entre l'interféron γ et des glycosaminoglycannes de type héparanes sulfates a conduit au développement de mimes oligosaccharidiques obtenus par synthèse chimique. Parmi ces molécules, certaines permettent de moduler in vitro l'activité de la cytokine, et constituent une base possible pour le développement de nouveaux médicaments.

Il existe un certain nombre de situations au cours desquelles l'intégrité du génome cellulaire est mise en danger. Ceci se produit notamment lors de mouvements de gènes (translocation, éléments mobiles), lors d'infections virales parfois intégratives (AAV, HBV, HPV) ou lors d'infections rétrovirales. En effet, le cycle de réplication des rétrovirus nécessite une étape d'intégration du génome viral dans l'ADN génomique de la cellule infectée. Malgré les nombreuses études menées sur les infections par le VIH, les cancers viro-induits ou non et les thérapies géniques basées sur les rétrovirus, aucune donnée n'est actuellement disponible sur les modifications cellulaires induites par de telles perturbations chromosomiques. L'objectif du projet était d'identifier des mécanismes cellulaires induits par des atteintes à l'intégrité du génome, plus précisément par l'insertion de molécules d'ADN non cellulaire dans les chromosomes. L'intégration de matériel génétique additionnel a été induite par des vecteurs lentiviraux dérivés du VIH-1. Les modifications cellulaires uniquement dues à l'intégration ont été isolées par comparaison de vecteurs intégratif et non intégratif. Des cellules primaires du derme humain ont été sélectionnées pour l'étude. Les temps post infection et les doses virales les plus adéquates ont été sélectionnés grâce à des expériences de cinétiques d'intégration couplées à une quantification des ADN viraux intégrés. L'analyse des modifications cellulaires induites par l'intégration de l'ADN étranger a portée sur l'ensemble du transcriptome et sur l'ensemble du protéome cellulaire. Dans le but d'effectuer une analyse transcriptomique, des puces à ADN, représentant le génome humain complet, ont été utilisées. Cette étude a démontré une forte répression transcriptionnelle induite par l'intégration. De plus, toutes les fonctions cellulaires sont perturbées par le processus. Finalement, une classification par interactions et fonctions biologiques a mis en évidence cinq processus cellulaires majoritairement affectés par l'intégration de l'ADN étranger, qui correspondent au cycle et à la mort cellulaire, au remodelage et à la réparation de la chromatine et à la réponse immunitaire ou au stress. Dans le but de compléter cette analyse transcriptomique, une étude protéomique a été réalisée. Les protéines cellulaires ont été séparées sur des gels bi-dimensionnels. Parmi les neuf protéines identifiées en spectrométrie de masse, certaines appartiennent au cytosquelette et d'autres aux mécanismes de réponse au stress. L'intégration d'un ADN étranger au sein du génome provoque donc bien des perturbations cellulaires. L'intégration de matériel génétique additionnel ne concernant pas seulement les rétrovirus, les données obtenues lors de cette étude pourront permettre (i) de développer des stratégies de défenses contre les rétrovirus ou contre les autres maladies caractérisées par des atteintes à l'intégrité du génome, (ii) d'évaluer les risques encourus par l'intégration d'un vecteur thérapeutique dans le génome cellulaire lors des thérapies géniques ou des expériences de transfert de gènes

Les contraintes environnementales dans un monde en changement remettent en cause la survie des plantes ; les plus drastiques sont les contraintes abiotiques, comme les stress hydriques, thermiques, ou la pollution par les métaux lourds. Les mécanismes inductibles de la tolérance des plantes sous stress ont été étudiés par une approche physiologique combinée à une analyse protéomique. Des plants de Populus tremula x P. alba genotype 717-1B4 ont été exposés à plusieurs contraintes en chambre phytotronique : 1) un sol contenant des concentrations importantes de Cd2+ ou Zn2+, 2) une sécheresse induite par arrêt d'arrosage, 3) une contrainte thermique par élévation subite ou graduelle de 22 à 42°C. Les paramètres physiologiques des plantes ont été suivis au cours des traitements ainsi que durant la période de recouvrement qui a suivi les contraintes hydriques et thermiques. La réponse de stress a été caractérisée par ces paramètres physiologiques et par les changements dans les profils protéomiques du tissu foliaire et de la zone cambiale. Les aspects communs et particuliers du stress induit par chaque contrainte ont été décrits. Les données rassemblées dans cette étude, en enrichissant les connaissances sur la gamme de réponse des essences ligneuses, contibuent à déterminer la frontière entre le stress générique et les réponses plus spécifiques ; elles apportent également des éléments de réponse à l'utilisation du peuplier en phytoremédiation des sols pollués par les métaux.

Chez les plantes, les processus de développement global et de plasticité développementale sont contrôlés par des mécanismes épigénétiques. La méthylation de l'ADN peut présenter un polymorphisme (épiallèles) qui est une source possible de biomarqueurs pour la sélection de génotypes d'intérêt agronomique. Pourtant, la recherche de tels biomarqueurs n'a pas encore été initiée. Dans ce contexte, nos objectifs ont concerné l'élaboration d'une stratégie pour la mise en évidence d'un contrôle épigénétique lors d'un processus développemental chez la betterave sucrière (Beta vulgaris altissima), ainsi que la recherche des biomarqueurs épigénétiques associés. Cette stratégie a d'abord été appliquée à la morphogenèse in vitro, sur trois lignées cellulaires de betterave sucrière. Une relation a pu être établie entre le niveau de méthylation de l'ADN et les propriétés morphogénétiques des lignées. Des biomarqueurs de morphogenèse in vitro ont ainsi été identifiés. La même stratégie a ensuite été appliquée in planta à la même espèce. L'existence d'un contrôle épigénétique lors de la vernalisation et de la dévernalisation chez plusieurs hybrides de betterave sucrière, avec des sensibilités à la montaison différentes, a été démontrée. Nous suggérons que l'amplitude et la cinétique des variations épigénétiques contrôlent l'induction de la montaison et sa rapidité, confirmant ainsi le rôle de la méthylation de l'ADN dans ce processus. Les loci cibles de ces remaniements de la méthylation de l'ADN lors de la vernalisation ont été définis. Un criblage a enfin permis d'identifier de potentiels biomarqueurs épigénétiques de la sensibilité à la montaison en vue de la mise au point d'un futur test de sélection agronomique.