La cornification est la dernière étape de la différenciation terminale de l'épiderme. Elle est caractérisée par de profonds remaniements morphologiques et biochimiques du kératinocyte et aboutit à la formation d'une couche cornée solide, résistante, imperméable et hydratée, responsable de la fonction " barrière " de l'épiderme. Certaines génodermatoses rares, appelées ichtyoses, sont dues à des mutations de gènes impliqués dans la cornification. Le " Peeling Skin Disease " (PSD, OMIM 270300) est une ichtyose inflammatoire généralisée, caractérisée par une importante desquamation, de l'eczéma et un prurit souvent sévère et insomniant. Cette maladie chronique entraine une altération importante de la qualité de vie du patient. A ce jour, aucune thérapie efficace n'est disponible. Le PSD est dû à des mutations homozygotes du gène Cornéodesmosine (CDSN), qui code une protéine adhésive de l'épiderme essentielle à la cohésion du stratum corneum (SC) et à l'homéostasie de la barrière épidermique. La physiopathologie du PSD est encore mal connue. Le décollement du SC conduit à une rupture de la barrière épidermique, qui déclenche à son tour érythème, atopie et prurit, par des mécanismes non élucidés. Afin de décortiquer ces mécanismes, j'ai utilisé deux modèles murins d'invalidation du gène Cdsn (knock-out, KO) dans l'épiderme. Le premier mime le stade précoce du PSD (décollement du SC chez l'embryon E18.5 Cdsnep-/-) et le second, qui est inductible, reproduit le stade chronique (défaut persistant de la barrière épidermique chez la souris adulte Cdsniep-/-). J'ai réalisé l'étude comparative du transcriptome cutané de ces deux modèles à l'aide de puces à ADN. Des signatures d'expression génique distinctes, en lien avec une réponse de restauration de la barrière cutanée, ont été obtenues : induction principalement de gènes de l'inflammation et de la prolifération (Cdsnep-/-) vs des gènes de défenses de l'hôte et de la cornification (Cdsniep-/-). En particulier, une forte expression de gènes codant des inhibiteurs de protéases à cystéine de la famille des stéfines A (cystatine A chez l'homme) et des protéases à sérine de la famille des kallikréines (KLKs), caractérise le modèle adulte Cdsniep-/-. Ceci a été secondairement confirmé dans l'épiderme de patients atteints de PSD. Parmi les KLKs, KLK13 est apparue la plus fortement exprimée, contrairement à KLK5 dont l'expression reste faible et stable. KLK13 pourrait donc intervenir dans la réponse inflammatoire et/ou la desquamation, mécanismes dans lesquels jusqu'à présent seule KLK5 a été décrite comme jouant un rôle central. Une surexpression de KLK13 avait déjà été décrite dans l'épiderme de patients atteints de PSD et au niveau de lésions psoriasiques, ce qui conforte notre hypothèse. Ainsi, mes résultats mettent en lumière KLK13, dont la fonction dans l'épiderme est encore très peu connue. En parallèle, dans le cadre d'un travail collaboratif, j'ai participé à une étude centrée sur la composante inflammatoire de la maladie, réalisée à l'aide de notre modèle de souris adultes Cdsniep-/-. Les résultats obtenus montrent un développement simultané des voies inflammatoires de type Th2 et Th17, ainsi qu'une contre-régulation entre ces deux axes au cours de la maladie chez la souris. En conclusion, mon travail contribue à mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques du PSD. Notamment, le modèle adulte Cdsniep-/- apparaît comme particulièrement pertinent pour étudier la maladie humaine. L'exploration du rôle, dans le contexte du PSD, des gènes candidats identifiés pourrait déboucher sur la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques. Enfin, nos résultats seront certainement bénéfiques à l'étude d'autres maladies dermatologiques inflammatoires rares (syndrome de Netherton, syndrome SAM) ou fréquentes (psoriasis, dermatite atopique), qui présentent un défaut de barrière épidermique. / Cornification is the final step of epidermal differentiation. It is characterized by structural and biochemical modifications of keratinocytes and leads to the formation of a solid, resistant, impermeable and moisturized cornified layer, responsible for the "barrier" function of the epidermis. Some rare genodermatoses, called ichthyoses, are caused by mutations of genes involved in cornification. The Peeling Skin Disease (PSD, OMIM 270300) is a generalized inflammatory ichthyosis characterized by important desquamation, eczema and severe itching. This chronic disease severely affects patients 'quality of life and no specific therapy is currently available. PSD is due to homozygous mutations in the Corneodesmosin (CDSN) gene, which codes an adhesive epidermal protein crucial for the cohesion of the stratum corneum (SC) and the epidermal barrier homeostasis. The pathophysiology of PSD is still poorly understood. The detachment of the SC leads to an impairment of the epidermal barrier which could in turn trigger erythema, atopic manifestations and pruritus by so far unidentified mechanisms. In order to dissect these mechanisms, I used two epidermis-specific Cdsn-deficient mouse models (knock-out, KO). The first mimics the early phase of PSD (detachment of the SC in Cdsnep-/- E18.5 embryos) and the second, inducible, reproduces the chronic phase (permanent permeability defect in Cdsniep-/- adult mice). I performed a comparative analysis of the skin transcriptome between these two models using DNA microarrays. Distinct molecular signatures related to a skin barrier repair response were highlighted: increased expression of inflammatory and proliferative genes (Cdsnep-/-) vs antimicrobial defense and cornification genes (Cdsniep-/-). In particular, a strong expression of genes coding for inhibitors of cysteine proteases from the stefin A family (cystatin A in humans), and serine proteases of the kallikrein (KLK) family, was distinguishable in Cdsniep-/- mice. This was secondarily confirmed in the epidermis of PSD patients. Among the KLKs, KLK13 was the most strongly up-regulated, contrary to KLK5 whose expression remains low and constant. Thus, KLK13 could take part into the inflammatory response and/or the desquamation when until now only KLK5 was described as playing a central role in these mechanisms. An up-regulation of KLK13 has already been described in the epidermis from PSD patients and from chronic psoriatic plaques, reinforcing our hypothesis. Thus, my results highlight KLK13, whose epidermal function is still poorly characterized. At the same time, I was part of a collaborative study focusing on the inflammatory component of the disease carried out with our Cdsniep-/- adult mouse model. The results showed a simultaneous development of type 2 and type 17 T lymphocytes responses as well as a counter-regulation between these two inflammatory axes. In conclusion, my work contributes to a better understanding of PSD pathophysiology. Notably, the Cdsniep-/- adult mouse model seems especially relevant to study the human disease. A further exploration, in the context of PSD, of the role of the candidate genes we identified could lead to the discovery of new therapeutic targets. Finally, our results will certainly be helpful for the understanding of other inflammatory skin diseases with epidermal barrier defects, whether they are rare (Netherton syndrome, SAM syndrome) or frequent (psoriasis, atopic dermatitis).

Les cellules épidermiques des téguments des graines d’Arabidopsis thaliana, espèce myxospermique, libèrent un halo de mucilage polysaccharidique lors de leur imbibition. Les polysaccharides du mucilage sont produits et accumulés au cours du développement de la graine, selon un processus de différenciation déjà largement décrit (Western et al. 2006). Au laboratoire, une mutation naturelle a été mise en évidence chez l’accession Djarly, dont les graines ne libèrent pas de mucilage au cours de leur imbibition. Le clonage positionnel a démontré que le locus affecté chez Djarly code pour un inhibiteur de pectine méthylestérase (PMEI6). Les PMEIs exercent un contrôle négatif sur l’activité des pectines méthylestérases (PME), enzymes qui déméthylestérifient les homogalacturonanes, par la formation d’un complexe PME-PMEI (Di Matteo et al., 2005 ; Hothorn et al., 2004). Des études génétiques, cytologiques et biochimiques ont prouvé que PMEI6 régule la méthylestérification des homogalacturonanes du mucilage et des parois cellulaires distales des cellules épidermiques de la graine retardant la libération du mucilage séminal. L’expression de PMEI6 dépend des régulateurs de transcription GLABRA2 et MUM1. L’activité PME dans les cellules épidermiques des graines est aussi modulée par la subtilisine serine protéase AtSBT1.7, et le phénotype additif du mutant pmei6 atsbt1.7 indique que PMEI6 régule d’autres PMEs. Djarly fait partie d’un groupe de vingt accessions, dont les graines flottent à cause de modifications des propriétés du mucilage séminal. Ces accessions portent au moins dix mutations indépendantes, qui affectent au moins 4 locus différents. Cette étude nous a permis de proposer que la modification des propriétés du mucilage est impliquée dans l’adaptation à l’environnement local, permettant la dispersion à longue distance des graines par l’eau. / Upon imbibition, the myxospermous seeds of Arabidopsis thaliana, form a mucilage from hydrated polysaccharides released from the epidermal cells of the seed coat. These polysaccharides are produced and accumulated during seed development in a differentiation process that has been described in detail (Western et al. 2006). A screen of Arabidopsis accessions identified Djarly as a natural mucilage mutant affected in mucilage release on imbibition. The locus defective in Djarly was identified by map-based cloning as encoding a pectin methylesterase inhibitor (PMEI6). Theseproteinaceous inhibitors negatively control the activity of pectin methylesterases (PME), enzymes that demethylesterify HG, through the formation of a PME-PMEI complex (Di Matteo et al., 2005; Hothorn et al, 2004). Genetic, cytological and biochemical studies demonstrated that PMEI6 regulates methylesterification of homogalacturonans present in mucilage and the outer cell wall of seed coat epidermal cells. Delayed seed mucilage release in pmei6 mutants results, therefore, from the reduced level of homogalacturonan methylesterification. Expression of PMEI6 required the transcription regulators GLABRA2 and MUM1. PME activity in seed coat epidermal cells is also modulated by the subtilisin serine protease AtSBT1.7, and the additive phenotype of pmei6 atsbt1.7 mutants indicates that PMEI6 regulates different PMEs. Djarly is one of twenty accessions where seeds float due to modifications of mucilage properties. At least ten independent mutations are responsible for the mucilage modifications in these accessions, affecting at least 4 different loci. This study has led us to propose that these mucilage modifications are local adaptations that allow longdistance seed disperal on water.

L’épiderme est un tissu épithélial stratifié et kératinisé, majoritairement composé de kératinocytes. La cohésion de l’épiderme, élémentaire à la fonction-barrière et donc à la protection de l’organisme, est assurée grâce à des systèmes de jonctions intercellulaires, notamment les desmosomes. Comme l’indiquent nos résultats d’étude de la desmosealine, un protéoglycanne épidermique présent dans la partie extracellulaire des desmosomes, la composition de ces jonctions n’est pas encore entièrement élucidée. Les éléments matriciels issus des espaces extracellulaires de l’épiderme peuvent être incorporés au sein des desmosomes et participer ainsi à la régulation de la différenciation et la cohésion épidermiques. Nous avons mis au point une méthode permettant d’isoler les desmosomes épidermiques humains utilisables pour créer de nouveaux anticorps et favorisant la caractérisation biochimique de ces structures. Un nouvel anticorps monoclonal reconnaissant un antigène situé à la surface des kératinocytes, dont l’expression varie en fonction du degré de différenciation kératinocytaire, a été crée. A l’aide de cet anticorps, nous avons entrepris la caractérisation biochimique et par spectrométrie de masse de l’antigène associé. Nous avons ainsi développé de nouveaux outils biologiques et techniques utilisables pour l’étude des desmosomes et de leurs éléments issus de la matrice extracellulaire épidermique / Epidermis is a stratified, keratinized epithelial tissue, mostly composed of keratinocytes. Epidermal barrier function provided by epidermis is essential for protection of the organism and largely depends on cell cohesion. Desmosomes constitute the most prominent cell-to-cell junction system involved in this function. As indicated by our results of studies on desmosealin, an epidermal proteoglycan present in the extracellular parts of desmosomes, the composition of these junctions is not yet completely resolved. Elements of the intercellular matrix can be incorporated into desmosomes and thus participate in the regulation of the epidermal differentiation and cohesion. We established a method to isolate human epidermal desmosomes in order to create new antibodies allowing the biochemical characterization of new desmosomal components. A new monoclonal antibody has been generated. It recognizes an antigen located at the keratinocyte surface with an expression pattern depending on the level of keratinocyte differentiation. Using this antibody, we have engaged the biochemical and mass spectrometry characterization of the corresponding antigen. This work contributes to the development of new biological and technical tools useful for studies of desmosomes and of their components issued from the epidermal extracellular matrix

La nécrolyse épidermique toxique (NET) est une réaction cutanée médicamenteuse (CADR - Cutaneous Adverse Drug Reaction) rare et sévère qui se caractérise par une nécrose brutale de l’épiderme, entraînant un décollement cutané plus ou moins étendu. Il s’agit d’une urgence vitale avec jusqu’à 30% de décès à la phase aiguë. L’importance de la surface décollée définit deux entités cliniques : le syndrome de Stevens-Johnson quand le décollement est inférieur à 10% et le syndrome de Lyell quand il est supérieur à 30%. A distance, le risque de complications, notamment sous forme de synéchies des muqueuses, est particulièrement élevé et doit être prévenu systématiquement. Le mécanisme physiopathologique repose essentiellement sur une réaction d’hypersensibilité médicamenteuse retardée dans laquelle les lymphocytes cytotoxiques jouent un rôle majeur. Le terrain génétique intervient également avec des associations HLA-médicament maintenant bien décrites, notamment dans les populations asiatiques. La question du traitement reste encore très débattue : il repose essentiellement sur la corticothérapie systémique, la ciclosporine ou encore les immunoglobulines IV. Quelques études suggèrent également un intérêt des anti-TNF-alpha. Le but de ce travail est de comprendre les mécanismes à l’origine des CADRs les plus sévères, à travers la caractérisation de patients atteints de NET à la phase aiguë et en les comparant à une CADR bénigne comme l’EMP. Nous avons dans un premier temps déterminé quelles étaient les principales populations CD45+ présentes à la phase aiguë des NET et de patients ayant présenté un exanthème maculo-papuleux (EMP) bénin, à la fois dans la peau et dans le sang. Nous avons cherché à déterminer la présence de populations cellulaires spécifiques de ces pathologies, notamment au sein des lymphocytes T CD8+ qui étaient la population majoritaire dans ces deux CADRs. Nous avons notamment montré qu’il existait une expansion majeure de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires et polycytotoxiques au cours de la NET comparativement à l’EMP. Puis, nous nous sommes intéressés à la clonalité de ces populations lymphocytaires T CD8+ au travers de l’analyse de leurs séquences V-béta puis au moyen d’un séquençage ADN haut débit : nous avons notamment montré que ces expansions lymphocytaires T CD8+ étaient clonotypiques dans la peau. Nous avons également étudié l’expansion de ces clones cutanés dans le sang des patients atteints de NET et avons montré que leur expansion sanguine était directement corrélé à la sévérité clinique. Enfin, nous avons pu démontré in vitro chez deux patients que ces clones étaient spécifiques du médicament inducteur. / Toxic epidermal necrolysis (TEN) is a rare and severe cutaneous adverse drug reaction (CADR). The histologic hallmark of this reaction is necrosis with detachment of the epidermis resulting in skin blistering. This is a vital emergency with up to 30% deaths at the acute phase. The percentage of blistering skin determines two clinical entities: Stevens-Johnson syndrome when detachment represents less than 10% and Lyell's syndrome when it is greater than 30%. The development of late complications, notably mucous synechiae, is frequent and must be systematically prevented. Pathophysiologic mechanism consists in a delayed drug hypersensitivity reaction in which cytotoxic T lymphocytes play a major role. Genetic background is also very important with HLA-drug associations which have been reported, notably in asian ppopulations. Treatment remains very debated : systemic steroids, ciclosporin or intravenous immunoglobulins are commonly used. Some studies also suggest that TNF-alpha inhibitors are of interest in treating this disease. The aim of this work is to understand the mechanisms underlying the most severe CADRs, through the characterization of TEN patients. We first determined the main CD45+ populations present in the acute phase of both TEN and patients who devloped a benign maculo-papular exanthema (MPE). We sought to determine the presence of cell populations specific to these pathologies, particularly within CD8+ T lymphocytes, which were the majority population in these two CADRs. In particular, we have shown that there is a major expansion of CD8+ T lymphocytes in memory and polycytotoxic effectors during TEN compared to MPE. Then, we focused on the clonality of these CD8+ T lymphocyte populations through the analysis of their V-beta sequences and then by means of high throughput DNA sequencing: in particular, we showed that these CD8+ T lymphocyte expansions were clonotypic in the skin. We also studied the expansion of these skin clones in the blood of TEN patients and showed that their blood expansion was directly correlated with clinical severity. Finally, we were able to demonstrate in vitro in two patients that these clones were specific to the suspected drug

L'ingénierie tissulaire osseuse est une branche de la médecine régénératrice. Le «concept diamant» avec ses quatre éléments fondamentaux permet d'approcher les problèmes actuels de la création d'un tissu osseux au laboratoire. Les facteurs de croissance s'avèrent la clé de voûte qui permet la stimulation des cellules souches. Le développement d'un tissu osseux passe par une succession d'évènements cellulaires dictés par des facteurs de croissance et implique la prolifération, la différenciation et la minéralisation. Les travaux présentés dans cette thèse, de part 1 'utilisation de techniques in vitro, me permettent de dire que: 1) J'ai démontré que le facteur EGF stimule la prolifération des ostéoblastes et que son effet est amplifié par les facteurs BMP-2 et BMP-7. Aussi, la formation de nodules à 28 jours est fortement réduite en présence de l'EGF. Ainsi, l'EGF est un facteur d'intérêt dans les stades précoces mais moins dans les évènements tardifs, comme au moment de la formation de nodules minéralisés. 2) J'ai identifié les voies de signalisation ERKl/2, JNKl/2 et SMADs qui régissent la prolifération dans des cultures d'ostéoblastes dérivés de cellules humaines souches pulpaires (hDPSCs) différenciées, par une co-stimulation avec le FGF-2 et la BMP-2. L'analyse génique et protéinique de l'ostéocalcine (OST), de la phosphatase alcaline (ALP) et du marqueur Runx-2 ont permis de mieux comprendre la différenciation cellulaire des hDPSCs dans un milieu de culture à différenciation ostéoblastique composé d'acide ascorbique, de dexaméthasone et de β-glycérophosphate. 3) J'ai fait la démonstration que le FGF-2 est un facteur ostéogénique précoce qui favorise la croissance des ostéoblastes plutôt qu'un facteur tardif impliquant la différenciation et la minéralisation. De fait, la formation de nodules à 28 jours était fortement réduite en présence du FGF -2. En marge des expériences au laboratoire, j'ai proposé un bioréacteur hypothétique que j'ai nommé « IV2B2TEC », il est breveté de manière provisoire, et il intègre les 4 éléments conceptuels en ingénierie tissulaire osseuse.

Le cancer de la bouche est un problème de santé publique majeur. Les traitements des cancers buccaux incluent l’utilisation de la chirurgie, de la chimiothérapie et de la radiothérapie. Bien que fonctionnels, ces traitements présentent de nombreux effets indésirables. Il est pertinent de mettre au point une nouvelle génération de médicaments anticancéreux efficaces et spécifiques. L’objectif de cette étude est d’évaluer les propriétés antitumorales de l'anéthol (1-méthoxy-4-[(E)-1-propényl]-benzène), un composé extrait du fenouil et de l'anis, afin de caractériser ses effets sur des cellules de carcinome buccal. Pour ce faire, des cellules gingivales cancéreuses (Ca9-22), des cellules épithéliales gingivales primaires et des fibroblastes ont été traités avec différentes concentrations d’anéthol. La prolifération cellulaire et l'effet cytotoxique de l’anéthol sur les trois types cellulaires ont été mesurés respectivement par MTT et LDH, tout comme l’effet synergique avec le cisplatine. La mort cellulaire, l’autophagie et le stress oxydatif des Ca9-22 ont été mesurés par cytométrie en flux. La migration cellulaire a été évaluée par la capacité de cicatrisation alors que l’expression des protéines impliquées dans les voies de signalisation de l’EGFR (ERK1/2, p38, pJNK) a été étudiée par immunobuvardage. Nos résultats ont démontré que l’anéthol diminue de manière dose-dépendante la prolifération cellulaire et induit l’apoptose des cellules cancéreuses comparativement aux cellules gingivales normales. L’anéthol inhibe le stress oxydatif et favorise l’autophagie des Ca9-22. L’anéthol inhibe la transition épithéliomésenchymateuse, réduit l’expression des métalloprotéases, ainsi que la production des protéines oncogènes, dont cyclineD1, mais augmente l’expression du gène suppresseur de tumeur p53. L’anéthol inhibe les voies de signalisation dépendantes de l’activation de l’EGFR et Wnt, et active le clivage des caspases et de PARP1. Enfin, l’anéthol montre une synergie avec le traitement par cisplatine. En conclusion, nos résultats obtenus suggèrent que l’anéthol pourrait être utilisé comme thérapie complémentaire ou alternative du cancer de la bouche. / Oral cancer is a major public health problem. Treatments for oral cancer include the use of surgery, chemotherapy, and radiation therapy. Although functional, these treatments have many side effects. It is relevant to develop a new generation of effective and specific anticancer drugs. The objective of this study is to assess the antitumor properties of anethole (1-methoxy-4 - [(E) -1-propenyl] -benzene), a compound extracted from fennel and anise, in order to characterize its effects on oral carcinoma cells. To do this, cancerous gum cells (Ca9-22), primary gingival epithelial cells and fibroblasts were treated with different concentrations of anethole. Cell proliferation and the cytotoxic effect of anethole on all three cell types were measured respectively by MTT and LDH, as was the synergistic effect with cisplatin. Cell death, autophagy and oxidative stress of Ca9-22 were measured by flow cytometry. Cell migration was assessed by the healing capacity while the expression of proteins involved in EGFR signaling pathways (ERK1/2, p38, pJNK) and other proteins involved in cancer-signaling pathways was studied by immunoblotting. Our results showed that anethole dose-dependently decreases cell proliferation and induces cancer cell apoptosis compared to normal gingival cells. Anethole inhibits oxidative stress and promotes autophagy of Ca9-22. Anethole inhibits epithelial-mesenchymal transition, reduces the expression of metalloproteases, as well as the production of oncogenic proteins, as cyclinD1, but increases the expression of the tumor suppressor gene p53. Anethole inhibits Wnt and signaling pathways dependent on EGFR activation, and activates the cleavage of caspases and PARP1. Finally, our results show that this compound has a synergistic effect with cisplatine treatment. In conclusion, these results suggest that anethole could be used as a complementary or alternative therapy to oral cancer.

Le mélanome cutané est le plus agressif des cancers de la peau. Sa dangerosité provient de sa grande capacité à former des métastases. A l’heure actuelle, la prévention et la détection précoce de la lésion primitive restent les seuls moyens d’aboutir à une guérison. En effet, ce cancer est particulièrement reconnu pour sa résistance aux thérapies actuelles sous sa forme métastatique. Le mélanome se développe à partir des mélanocytes de la peau, qui après des évènements oncogéniques, prolifèrent de manière anarchique dans l’épiderme. Par la suite, certaines cellules de la tumeur acquièrent un phénotype invasif qui leur permet de franchir la jonction dermo-épidermique et envahissent le derme, pour y proliférer et le coloniser en profondeur. Une fois dans le derme, les cellules de mélanome peuvent disséminer à distance par voie lymphatique et sanguine pour former des métastases dans les organes cibles. La dégradation de la jonction dermo-épidermique conduisant à l’invasion du derme est la première étape qui mène à la formation de métastase. Dans l’équipe on s’intéresse à l’étude des mécanismes de l’invasion dermique. Grâce au travail fourni, nous avons pu identifier un nouvel acteur moléculaire intervenant dans l’invasion précoce du mélanome cutané : La Tétraspanine 8. Le but de ce travail de thèse a donc été de définir le rôle et le mode d’action de cette protéine. Nous avons réussi à établir l’implication de la Tétraspanine 8 dans la perte d’adhérence des cellules de mélanome aux protéines de la matrice extracellulaire, en association avec une inhibition de l’activation de l’intégrine β1 et avec une diminution de la phosphorylation de la kinase ERK. Nous avons également obtenu des résultats impliquant la Tspan8 dans l’invasion du derme par les cellules de mélanome, en association avec augmentation de la stabilité de β-caténine. Enfin, les tests de tumorigénicité, réalisés dans les souris Nude, permettent d’établir que l’expression de Tspan8 procure aux cellules de mélanome un pouvoir tumorigène. À long terme, ce travail vise à faire émerger de nouveaux marqueurs de pronostic mais aussi de nouvelles cibles thérapeutiques visant à bloquer la progression du mélanome avant l’apparition des métastases / Cutaneous melanoma is the most aggressive skin cancer since its great ability to form metastasis. Successful treatment depends on its early detection, as the metastatic form is resistant to current therapies. Melanoma cells, developing from the melanocytes of the skin, proliferate first in the epidermis. Subsequently, some tumor cells acquire an invasive phenotype, degrade the dermal-epidermal junction and invade the dermis where they proliferate and deeply colonize the tissue. Melanoma cells can then enter the circulatory system and disseminate to form metastases in the target organs. Degradation of the basement membrane and invasion of the dermis are therefore the early events of melanoma tumor invasion and the first step leading to the formation of metastases. In the team, we are interested in the study of the poorly understood mechanisms of dermal invasion. We have identified a novel molecular mediator of the early cutaneous melanoma invasion : the Tetraspanin 8. The aim of this thesis was therefore to define the role and the mode of action of this protein. We have established the involvement of Tetraspanin 8 in the loss of melanoma cells anchorage to matrix proteins and also in the degradation of dermalepidermal junction components. We have then obteined data that indicate the involvement of ERK/MAPK and PI3K/AKT signaling pathways, in the invasive phenotype, downstream of the Tetraspanin 8. Although much is yet to be learned ragarding the clinical relevace of Tetraspanin 8 function, we postulate that it could be a promising new therapeutic target in anti-invasive therapies for cutaneous melanoma

Les microARNs sont de petits ARN non codants régulant négativement l'expression génique au niveau post-transcriptionnel. Ils interviennent dans de nombreux processus biologiques et leur rôle dans la régulation de l'homéostasie cutanée est clairement démontrée. Cependant, leur fonction durant le vieillissement épidermique n'a jamais été étudiée. Nous avons donc réalisé une analyse exhaustive du miRnome épidermique durant son vieillissement afin d'identifier les microARNs différentiellement exprimés avec l'âge dans ce tissu. Plusieurs microARNs significativement modulés dans des kératinocytes âgés, nous ont permis d'établir une signature du vieillissement épidermique. Parmi eux, les deux brins du microARN miR-30a sont induits dans les épidermes âgés. La construction d'un lentivirus permettant la surexpression stable et inductible de ce microARN a facilité son étude fonctionnelle dans un modèle organotypique d'épiderme reconstruit. Nous avons observé que la surexpression de ce microARN dans un modèle de culture tridimensionnelle induit un phénotype épidermique présentant des similitudes avec celui observé durant son vieillissement chronologique et caractérisé par une forte altération de la différenciation des kératinocytes, par une perturbation de sa fonction barrière et par une augmentation de l'abondance des cellules apoptotiques. Ce projet de thèse a permis l'identification de 3 cibles directes de miR-30a dans les kératinocytes. Il s'agit de LOX, codant pour la lysyl oxydase qui intervient dans la balance prolifération/différenciation des kératinocytes, d'AVEN, un inhibiteur de caspase et d'IDH1, codant pour l'isocitrate déshydrogénase, enzyme du métabolisme énergétique. Ainsi, ce projet de thèse a révélé un nouveau microARN acteur du vieillissement épidermique et a permis de de mettre à jour de nouveaux mécanismes moléculaires expliquant certaines altérations phénotypiques observées dans l'épiderme avec l'âge / MicroRNAs are small non-coding RNA that negatively regulate gene expression at the post-transcriptional level. There are involved in many biological processes and play a key role in the regulation of skin homeostasis. However, their function during epidermal aging has never been studied. We performed an exhaustive analysis of the epidermal miRnome during its aging in order to identify microRNAs differentially expressed with age in this tissue. Several microRNAs significantly modulated in elderly keratinocytes, allowed us to establish a signature of epidermal aging. Among them, the two strands of the microRNA miR-30a are induced in aged epidermis. The construction of a lentivirus allowing inducible and stable overexpression of this microRNA facilitated its functional study in an organotypic model of reconstructed epidermis. We observed that the overexpression of this microRNA in a three-dimensional culture model induces an epidermal phenotype similar of those observed during its chronological aging characterized by a strong alteration of keratinocyte differentiation, by a disturbance of its barrier function and by an increase in the abundance of apoptotic cells. This thesis project allowed the identification of three miR-30a targets in keratinocytes : LOX encoding lysyl oxidase, which plays a role in proliferation/differentiation balance of keratinocytes, AVEN encoding a caspase inhibitor and IDH1 encoding isocitrate deshydrogenase, a key enzyme of cellular metabolism.Our work revealed a new miRNA actor and deciphered new molecular mechanisms to explain some alterations observed in epidermis during aging, especially those concerning keratinocytes differentiation and apoptotic death

La barrière épidermique du stratum corneum (SC) est doublée par une barrière secondaire des jonctions serrées (JS) qui influent sur la formation de barrière principale. Dans mes travaux, je me suis concentré sur l'étude de la présence et l'évolution des éléments jonctionnelles composants ces deux barrières ; les cornéodesmosomes au niveau du SC et les JSs au niveau de la granuleuse. En plus, je me suis intéressé à l'implication des glycanes dans la fonction barrière épidermique. Ces travaux ont été réalisés soit dans un contexte physiologique soit par la modulation de la barrière épidermique par des facteurs intrinsèques et extrinsèques. Nos résultats confirment que les JSs jouent un rôle subalterne par rapport à la barrière du SC et montrent que les glycanes persistent à la surface des cornéocytes humains. La composition et la répartition utlrastructurale des glycanes évoluent à travers les assises du SC jusqu'à la desquamation d'une manière concordante avec la répartition des cornéodesmosomes. Certaines modifications intrinsèques naturelles lors du vieillissement ou pathologiques notamment l'état pelliculaire et la dermatite atopique, ont permis d'appréhender le rôle de ces composants dans la cohésion du SC et la prestance d'une barrière fonctionnelle. Les modifications extrinsèques de la barrière par l'application de solvants, d'excipients ou de formulations perméabilisantes montrent l'importance de l'organisation utlrastructurale des composants jonctionnelles et non jonctionnelles du SC dans le maintien d'une barrière efficace / The stratum corneum (SC) barrier is doubled by the secondary barrier of tight junctions which influences the formation of the main barrier. In my work, I focused on the study of the junctional elements composing those two barriers; corneodesmosomes in the SC and the tight junction at the granular layer level. In addition, I got interested in the involvement of glycans in the epidermal barrier function. This work was carried out either in skin physiological conditions or by the modulation of the epidermal barrier by intrinsic or extrinsic factors. Our results confirm that tight junctions play a subordinate role compared to the SC barrier and that glycans remain present at the surface of human corneocytes. The composition and the ultrastructure distribution of glycans evolve from the SC compactum to the SC disjunctum, towards desquamation in a comparable manner to the repartition of corneodesmosomes. Natural intrinsic changes during aging and pathological changes, including dandruff and atopic dermatitis, helped us to understand the role of those components in the cohesion of the SC and the conservation of functional barrier. Extrinsic modulation of the barrier by the application of solvents, excipients or topical formulations shows the importance of the ultrastructural organization of junctional and non-junctional SC components in maintaining an effective barrier

Les microARN sont des petits ARN (22 nucléotides en moyenne) non codants connus pour réguler l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Ils jouent un rôle dans de nombreux processus cellulaires, notamment dans la peau. La nature et la fonction précise des microRNAs contrôlant la différenciation épidermique restent à clarifier. De même; leur rôle dans la réponse à l'irradiation ionisante du kératinocyte n'a jamais été étudié. Nous avons donc entrepris une analyse d'expression du miRnome par la technique de TLDA dans ces deux contexts. Pour la différentiation épidermique, ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence une induction globale de l'expression des microARN au cours de la différentiation précoce des kératinocytes. Plusieurs microARN significativement modulés ont été caractérisés. Parmi eux, MiR-132 a été validé in vivo sur coupe de peau. Au cours des étapes tardives de la différentiation, miR-23b est induit. Nous avons montré qu'il agit en régulant TGIF1, répresseur de la voie TGF-β et active la phosphorylation de SMAD2, facteur de transcription nécesssaire à la différenciation terminale. Nous avonss également observé que les microARN répondent de façon globale aux rayons γ, mais que la nature de cette réponse dépend de l'état de différenciation des cellules. Cette réponse globale n'est pas corrélée à des modifications d'expression de protéine de la voie de synthèse des microRNAs comme AGO2 et DICERI. Nous avons montré que, dans les cellules proliférantes, l'induction de micro ARN réprimés par les rayons γ affecte la viabilité des cellules après irradiation. Ainsi, ces travaux de thèse contribuent à une meilleure compréhnesion du rôle des microRNA dans la régulation de la différenciation épidermique et la réponse des kératinocytes au stress génotoxique. / MicroRNA are small non-coding RNA (22 nucleotides in mean) known to regulate gene expression at the post-translational level. They play a role in many cellular processes, especially in skin. However, their exact role during epidermal differenciation remains to be clarified. Moreover, their role in the response of keratinocytes to ionizing irradiation has never been studied. Therefore, we settled up a miRnome expression analysis by TDLA technique in both situations. In epidermis differenciation, we observed a global induction of microRNA expression during the early steps of keratinocytes differenciation. Several significantly modulated microRNA have been characterized. Among them, miR-132 was validated in vivo on skin sections. During the late steps of differentiation, miR-23b is induced. We showed that miR-23b is able to regulate TGIF1, repressor of TGF-β pathway and to induce SMAD2 phosphorylation, a key transcription factor in terminal differentiation. In keratinocytes exposed to ionizing irradiation, we observed that microRNA display a global response to γ-rays that is higly dependent to the differentiation state of irradiated cells. This global response is not correleted to expression modifications of proteins from the microRNA synthesis pathway such as AGO2 and DICERI. We finally found that in proliferative keratinocytes the induction of irradiation-repressed microRNA impact cell viability after irradiation. Taken together, those results contribute to a better understanding of the microRNA function in the regulation of epidermal differentiation and in the response of keratinocytes to genotoxic stress