Les infections pédiatriques par le VIH-1 demeurent un problème de santé majeur dans les pays en voie de développement. En 2007, 2 millions d'enfants âgés de 0 à 14 ans étaient porteurs du VIH-l. Or, plus de 99% des cas pédiatriques de VIH-1 résultent de la transmission du virus de la mère à l'enfant. L'allaitement est responsable de plus de 40% des cas pédiatriques du VIH-1. La transmission survient principalementment au niveau des intestins et implique, entre autres, l'infection des cellules épithéliales intestinales. Les facteurs influençant l'infection de ces cellules par le VIH-1 demeurent cependant peu connus. Afin de mieux les comprendre, nous avons analysé l'effet de différentes cytokines et d'un produit bactérien, la toxine du choléra, sur la susceptibilité des cellules épithéliales intestinales à l'infection par le VIH-1. Nous avons découvert que plusieurs cytokines pouvaient influencer l'infection des cellules épithéliales intestinales par le VIH-1. Les cytokines de type pro-inflammatoire telles que l' IL-1 (u et ~) et le TNF -u sont capables d'induire la transcription virale, tandis que les cytokines IL-4 et IL-13 inhibent l'infection par le VIH-l. Cette inhibition survient à une étape subséquente à la fusion virale et entraîne une diminution de la synthèse de l'ADN pro viral complet. Nous avons également découvert que la toxine produite par la bactérie Vibrio cholerae, la toxine du choléra, est également capable d'inhiber l'infection par le VIH-1 et que cette inhibition n'impliquait pas l'activation de la protéine kinase A (PKA). Ces résultats pennettent de mieux comprendre comment l'environnement des cellules épithéliales intestinales peut influencer leur susceptibilité à l'infection par le VIH-1. Une meilleure compréhension de l'influence de l'environnement intestinal sur la susceptibilité des cellules épithéliales intestinales à l'infection par le VIH-1 est essentielle à l'élaboration de nouvelles stratégies afin de réduire la transmission du VIH -1 par l'allaitement.

L'œil est un organe complexe quotidiennement exposé au rayonnement électromagnétique ambiant. Les fonctions sensorielles uniques qu'il assure nécessitent l'acheminement spécifique d'une portion de ce rayonnement, la lumière, jusqu'à la rétine tapissant son fond. À cette fin, le chemin optique est constitué de différents tissus caractérisés par leur remarquable capacité à absorber ou transmettre des longueurs d'onde définies. L'absorption de longueurs fortement énergétiques s'accompagne néanmoins d'un risque de toxicité susceptible de compromettre l'intégrité et la santé des tissus absorbants. Tel est notamment le cas des rayons ultraviolets de type B ou UVB (rayons les plus énergétiques atteignant la surface oculaire en conditions normales). Les effets dommageables des UVB ont été documentés et découlent principalement de processus photochimiques directs. Il est de plus en plus reconnu que deux autres domaines du spectre électromagnétique ambiant, les UVA et la lumière bleue visible à haute énergie (HEV), disposent d'un potentiel significatif de toxicité pour les tissus oculaires. Toutefois, les fondements de cette nocivité sont mal compris. Les UVA, absorbés par la cornée et le cristallin, et la lumière HEV, absorbée au niveau de la rétine, se démarquent par une grande capacité à causer un stress oxydatif, à travers des processus indirects largement dépendants de la présence d'oxygène et de photosensibilisateurs adéquats dans les tissus absorbants. Plusieurs évidences lient leur toxicité à ce stress oxydatif, mais les événements moléculaires sous-tendant ce lien restent à définir. L'objectif global des travaux présentés dans cette thèse était donc d'identifier les déterminants de la toxicité tissulaire reliés à l'effet pro-oxydant de ces rayons. Bien que majoritairement absorbés par le cristallin, la cornée filtre une portion significative des rayons UVA parvenant à la surface oculaire et les conséquences de cette filtration sont très peu documentées. Le premier volet de nos travaux s'est donc penché sur les conséquences précoces d'une exposition de la cornée à ces rayons. L'exposition d'yeux de lapins aux UVA a permis de confirmer que ceux-ci induisent de nombreux phénomènes d'oxydation tout le long du tissu cornéen. Nous avons décrit les altérations moléculaires immédiates causées par ces phénomènes et leur profil de distribution à travers les trois couches cellulaires cornéennes (épithélium, stroma et endothélium). Nous avons ainsi déterminé que dans sa configuration native, la sensibilité aux dommages et la réponse de la cornée aux UVA ne sont pas uniformes d'une région à l'autre du tissu. Par exemple, alors que l'épithélium subit d'importantes altérations moléculaires en réponse à l'exposition, ses cellules limitent efficacement les manifestations immédiates de la toxicité des UVA par des mécanismes compensatoires. En contraste, l'endothélium à la surface postérieure de la cornée, présente une grande susceptibilité à une toxicité immédiate, et l'oxydation induite par une exposition prolongée aux UVA pose un risque particulier pour sa santé. Le second volet visait à déterminer les mécanismes cellulaires mis en œuvre dans l'action toxique de la lumière HEV. Les données disponibles sur la toxicité oculaire de ce rayonnement montrent que celle-ci touche principalement l'épithélium pigmenté de la rétine (EPR) et repose sur une accumulation de photosensibilisateurs endogènes dans ce tissu avec l'âge. Nous avons toutefois identifié un photosensibilisateur exogène de la lumière HEV susceptible de s'accumuler dans l'EPR, l'indénopyrène (IcdP), un hydrocarbure aromatique polycyclique abondant dans la fumée de tabac. Par l'exposition de cellules d'EPR humain à l'IcdP et/ou la lumière HEV, nous avons mis en évidence une synergie toxique émanant de leur interaction. L'IcdP devient au moins 3000 fois plus cytotoxique en présence de doses sous-létales de lumière HEV, causant un stress oxydatif, des altérations structurelles et une mort cellulaire rappelant les événements dégénératifs observés dans la dégénérescence maculaire liée à l'âge (première cause de cécité chez les personnes âgées). L'étude des mécanismes derrière cette synergie révèle que l'interaction IcdP-lumière HEV induit une perte du contrôle synchrone des phases assurant le métabolisme normal du xénobiotique dans l'EPR, ce qui semble précipiter le déclin cellulaire. Nos travaux ouvrent la perspective que la toxicité de la lumière HEV pour l'EPR soit significativement modulée, entre autres, par le style de vie des individus et la pollution environnementale. En évaluant leur toxicité sous des angles nouveaux, cette thèse démontre que le caractère nocif des rayons UVA et de la lumière HEV pour les tissus oculaires est largement sous-estimé. / The eye, a complex organ, faces the ambient electromagnetic spectrum on a daily basis. Its unique sensory functions require the specific delivery of light, a small portion of that spectrum, to the retina, the inside lining of eye fundus. To achieve such specificity, the optical path is made up of different tissues, each showing a remarkable ability to absorb or transmit precise wavelengths. However, high energy wavelengths absorption is associated with a risk of toxicity, which might threaten the integrity of absorbing tissues. This is particularly true for ultraviolet B or UVB (most energetic naturally occurring radiation that reach the ocular surface). UVB deleterious effects have been documented and mainly arise from direct photochemical processes. There is now a growing consensus that UVA and high energy visible blue light (HEV), the wavelengths adjacent to UVB in the spectrum, hold a significant potential for ocular toxicity. However, the basis for such toxicity is poorly understood. UVA rays are absorbed by the cornea and the lens, while HEV light is absorbed by the retina. Both spectral regions are characterized by a strong ability to promote oxidative stress in target tissues through indirect oxygen-dependent processes that rely on the presence of specific photosensitizers in tissues. Several data show that oxidative stress correlates with the toxic effects induced by eye exposure to UVA or HEV light, but the molecular events underlying such correlation remain to be clarified. The overall goal of the work presented in this thesis was therefore to identify key oxidation-related determinants of UVA and HEV light toxicity for ocular tissues. Even if the lens absorbs the majority of UVA rays reaching the ocular surface, the cornea also filters out a significant part of these wavelengths, and there is very little information on the repercussion for the cornea. In the first section of my thesis, we thus sought to determine the early consequences of cornea exposure to UVA. Using UVA-irradiated rabbit eyes as a model, we confirmed the induction of numerous oxidation reactions through corneal entire thickness. We reported oxidatively generated molecular changes occurring in the cornea very shortly after exposure and we described their distribution within the three corneal cellular layers (epithelium, stroma and endothelium). We provide evidence that in corneal native conformation, damage susceptibility and responsiveness to UVA-induced oxidation vary from one layer to another. For example, while corneal epithelial cells are subjected to important modifications in response to UVA exposure, they efficiently limit the early manifestations of UVA-induced toxicity by using compensatory mechanisms. On the other hand, the endothelium, the posterior portion of the cornea, is more susceptible to UVA-induced immediate toxicity. Oxidation resulting from extended exposure of the cornea to UVA is therefore expected to pose a hazard to corneal endothelium integrity. The second section of my thesis aimed to define cellular mechanisms involved in HEV light toxic action. Available data in the literature show that HEV light ocular toxicity primarily affects retinal pigment epithelium (RPE) and relies on the age-related accumulation of endogenous photosensitizers in RPE cells. However, we have identified an exogenous HEV light photosensitizer, indenopyrene (IcdP), an important tobacco smoke derived polycyclic aromatic hydrocarbon, which may accumulate in RPE. Using IcdP and/or HEV light-exposed human RPE cells as a model, we highlighted a toxic synergy between IcdP and HEV light. IcdP is at least 3000 times more toxic for RPE cells when irradiated with sub-lethal amounts of HEV light. It then promotes degenerative changes comparable to those observable in age-related macular degeneration (the leading cause of irreversible vision loss among elderly people). These changes include oxidative stress, structural defects and apoptotic cell death. A study of the molecular processes underlying this synergy reveals that IcdP HEV light interaction results in loss of the tight coupling required between the two metabolic phases ensuring IcdP efficient detoxification in RPE. Such loss seems to precipitate cell deterioration. Our work raises the prospect that HEV light toxicity for RPE is significantly modulated, among other things, by lifestyle and environmental pollution. This thesis, addressing UVA and HEV light ocular toxicity from a new perspective, proves that their harmful nature in ocular tissues is largely underestimated

La PARP-1 est une enzyme nucléaire qui modifie de façon post-traductionnelle plusieurs protéines nucléaires via son activité de poly(ADP-ribosyl)ation, souvent en réponse aux bris de l'ADN. Elle est ainsi impliquée dans plusieurs fonctions cellulaires vitales, incluant la réparation de l'ADN, la prolifération, la différenciation ainsi que la transcription de l'ADN pour n'en nommer que quelques- unes. Les promoteurs humains, de rat, de souris et de Drosophile du gène de la PARP-1 ont été clones et démontrent une structure commune aux gènes constitutifs (housekeeping). La transcription du gène de la PARP-1 est en partie régulée positivement par les facteurs de transcription Sp1 et Sp3 et négativement par le facteur de transcription NFI. Nous avons récemment démontré que les niveaux d'expression de la PARP-1, Sp1 et Sp3 sont fortement modulés par l'état de la densité et de la différenciation cellulaire chez des cultures primaires de cellules épithéliales de cornée de lapin (CECL). Par conséquent, la PARP-1 pourrait jouer un rôle durant la cicatrisation cornéenne puisqu'elle est fortement influencée durant les événements de migration, prolifération et différenciation qui caractérisent ce phénomène. La PARP-1 joue un rôle d'autant plus spécifique durant la cicatrisation cornéenne. En plus d'être influencée par la densité et la différenciation cellulaire, son expression est également fortement influencée par la présence de la fibronectine (FN). La FN, une protéine de la matrice extracellulaire, est sécrétée de façon massive durant la cicatrisation de l'épithélium cornéen. Considérant la relation étroite qui existe entre l'expression de la PARP-1 et de Sp1, nous avons également envisagé la possibilité que Sp1 soit une cible potentielle de la poly(ADP-ribosyl)ation par la PARP-1. PARP-1 pourrait ainsi réguler la transcription de son propre gène. En conclusion, notre étude a démontrée par quels mécanismes moléculaires la PARP joue son rôle durant la cicatrisation de l'épithélium cornéen. La PARP-1 pourrait ainsi constituer un modérateur de l'expression génique durant la phase hautement prolifique qui caractérise la cicatrisation cornéenne. / Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) is a nuclear enzyme that post-translationally modifies a variety of proteins through its poly(ADP-ribosyl)ation activity in response to DNA strand break. PARP-1 is thus involved in several vital cellular functions such as DNA repair, cell proliferation and differentiation as well as DNA transcription. The promoter from the human, rat, mouse and Drosophila PARP-1 genes have been identified and cloned. Each of them has a structure common to housekeeping genes. PARP-1 gene transcription is positively regulated by the positive transcription factors Sp1 and Sp3 whereas it is repressed by members of the nuclear factor-l (NFI) family of transcription factors. We recently demonstrated that PARP-1, Sp1 and Sp3 expression was similarly influenced by both cell density and cell differentiation in primary cultures of rabbit corneal epithelial cells (RCECs). Because it may influence the migration, proliferation and differentiation properties of the epithelial cells from the cornea, PARP-1 may therefore play a significant function during corneal wound healing as well. We recently demonstrated that fibronectin, a major component from the extracellular matrix that is transitorily expressed during corneal wound healing, positively influenced the expression and DNA binding of Sp1 in RCECs. Similarly, PARP-1 gene expression strongly responded (positively) to the presence of FN in tissue culture plates, a further evidence that link PARP-1 expression to corneal wound healing as FN is massively secreted during that process. Moreover, and considering the close relationship between PARP-1 and Sp1 expression, we hypothesized that Sp1 could represent a potential targetfor poly(ADP-ribosyl)ation by PARP-1 and thereby alter its overall regulatory influence. We indeed demonstrated that Sp1 could be added polymers of ADPribose by PARP-1, a post-translational modification that also resulted in restricting the positive regulatory influence Sp1 might exert on its downstream target genes. In conclusion, PARP-1 indeed seems to be a potent regulator of gene expression during the highly proliferative phase that characterizes corneal wound healing.

Les kinases constituent une famille majeure de protéines qui régulent divers processus par la phosphorylation de leurs substrats, mais aussi par leur activité non- catalytique. Ce rôle indépendant de l’activité kinase a été observé chez quelques protéines dont des membres de la famille Sterile-20. La kinase Ste20 Slik de Drosophila aide au maintien de l’intégrité des tissus épithéliaux en phosphorylant l’ERM Moesin et peut aussi induire une prolifération cellulaire non-autonome indépendamment de son activité catalytique. La méthode de régulation de ces deux rôles était jusqu’ici inconnue. Nous avons identifié 19 sites de phosphorylation chez Slik par spectrométrie de masse. À l’aide de mutants, nous démontrons que les deux fonctions de Slik sont régulées par la phosphorylation d’au moins 2 résidus conservés de son segment d’activation par un mécanisme d’auto- et/ou trans-phosphorylation. Cette étude amène une meilleure compréhension de la régulation de l’intégrité épithéliale et de la croissance, deux processus clés qui sont souvent déréglés dans le cancer et certaines maladies génétiques. / Kinases constitute a major protein family which regulate diverse pathways through the phosphorylation of their substrates, but also through their non-catalytic activity. This kinase-independent role has been observed in a few proteins such as certain members of the Sterile-20 family. The Drosophila Ste20 kinase Slik helps to maintain epithelial integrity by phosphorylating the ERM Moesin and it can also drive non- autonomous cellular proliferation in a kinase-independent fashion. The mechanism of regulation of these two roles was unknown up until now. We have identified 19 phosphorylation sites in Slik by mass spectrometry. Using Slik mutants, we show that its two functions are regulated by the phosphorylation of at least 2 conserved residues of its activation segment by an auto- and/or trans-phosphorylation mechanism. This research brings a better understanding of the regulation of epithelial maintenance and growth, two key processes which are deregulated in cancer and certain genetic diseases.

L’épithélium intestinal est une monocouche de cellules qui tapisse la lumière intestinale, constitué d’un compartiment différencié, les villosités dans l’intestin grêle et les plateaux épithéliaux dans le colon, et d’un compartiment prolifératif, les cryptes de Lieberkühn. Ce tissue se renouvelle de façon rapide et continue tout au long de la vie de l’individu, grâce à la présence de cellules souches adultes dans le fond des cryptes. Ces cellules s’autorenouvellent et donnent naissance à des progéniteurs prolifératifs (capables d’engendrer les différents cytotypes épithéliaux) qui se différencient tout en migrant vers le compartiment différencié. Mon travail de these a porté sur l’étude d’une marqueur putatif de ces cellules souches épithéliales intestinales: Musashi1 (Msi1).Dans ce contexte, mon premier axe d’étude s’est focalisé sur l’isolement et la caractérisation des cellules souches épithéliales intestinales chez la souris. Pour cela, nous avons généré des souris transgéniques exprimant la protéine fluorescente GFP sous le contrôle du promoteur de Msi1. Les cellules souches intestinales de ces souris coexpriment donc Msi1 et la GFP. Ce modèle a été validé et nous à permis de isoler les cellules GFP/Msi1 positives dans l’intestin. A l'aide de différentes approches cellulaires et moléculaires, nous avons confirmé leur nature de cellules souches et nous avons apporté des nouvelles données sur la composition de la zone proliférative de l’épithélium intestinal murin.Le second axe de mes travaux de thèse a porté sur l’étude de la fonction de Msi1 dans l'homéostasie de l’épithélium intestinal chez la souris, par son sur-expression tous au long de l’épithélium. Nous avons montré que la sur-expression de cette protéine, qui est un régulateur des voies Wnt et Notch, perturbe l’architecture intestinale, a propriétés pro-prolifératives et un potentiel tumorigènique. / The intestinal epithelium is a monolayer of cells surrounding the intestinal lumen. It consists of a differentiated compartment, the villi in the small intestine and a flat surface in the colon, and a proliferative compartment, the crypts of Lieberkühn. This tissue self-renews rapidly and continuously throughout life, due to the presence of adult stem cells in the bottom of the crypts. These cells are capable of self-renewing and give rise to proliferating progenitors (capable of generating all the different epithelial cytotypes) that differentiate and migrate toward the differentiated compartment. My thesis focused on the study of the intestinal epithelial stem cells marker Musashi1 (Msi1).In this context, the first part of my thesis work focused on the isolation and characterization of the intestinal epithelial stem cells that express Msi1 in the mouse. For this, we generated transgenic mice expressing the fluorescent protein GFP under the control of the promoter of Msi1. The intestinal stem cells of these mice co-express Msi1 and GFP. This model has been validated and allowed us to isolate GFP+/Msi-expressing cells in the intestine. By using different cellular and molecular approches, we confirmed their nature of stem cells and provided new data on the composition of the proliferative zone in the murine intestinal epithelium.The second part of my thesis has focused on the study of the function of Msi1 in the intestinal epithelium homeostasis in the mouse, by its over- and ectopic expression all along the epithelium. We have shown that the over-expression of this protein, which is a regulator of the Wnt and Notch pathways, perturbs the intestinal architecture, has pro-proliferative properties and tumorigenic potential.

La cellule musculaire lisse (CML) a un rôle pivot dans la physiopathologie de l’asthme. Dans ce travail de thèse nous avons pu mettre en avant l’implication du récepteur de type 2 activé par les protéases (PAR-2) dans une composante majeure du remodelage bronchique : la prolifération musculaire lisse. Dans le premier travail, nous avons montré une augmentation de l’expression du PAR-2 au niveau des CML bronchiques d’asthmatiques in vitro. La réponse calcique est dépendante du niveau d’expression du récepteur, mais n’influence pas la réponse proliférante. La stimulation répétée du PAR-2 augmente la prolifération des seules CML d’asthmatiques, par un mécanisme dépendant de la voie ERK. Dans le second travail, nous avons montré que la production basale d’un épithélium reconstitué entraine une prolifération plus importante des CML d’asthmatiques comparée aux CML de témoins. Une augmentation supplémentaire de la prolifération des seules CML d’asthmatiques a été observée, après activation par le surnageant d’épithélium stimulé par des acariens de maison comparé au surnageant épithélial non stimulé. Ce mécanisme est dépendant du PAR-2 épithélial, qui induit la production de leucotriènes C4, sur des CML dont l’expression du récepteur (CysLTR1) est augmentée chez l’asthmatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans le remodelage musculaire lisse bronchique de l’asthmatique et met en avant le PAR-2 comme cible thérapeutique potentielle. / Smooth muscle cells (SMC) play an important role in asthma pathophysiology. In this thesis, we have highlighted the involvement of protease activated receptor type-2 (PAR-2) in SMC proliferation, which is a major component of airway remodeling. In the first study, we have shown an increased expression of PAR-2 in asthmatic bronchial SMC in vitro. Calcium response is dependent on the expression level of PAR-2, which does not affect the proliferative response. Repeated stimulation of PAR-2 increases the proliferation of asthmatics SMC only, by an ERK-dependent mechanism. In the second study, we have demonstrated that the basal production of reconstituted epithelium leads to a greater proliferation of asthmatics SMC compared to controls. Increased proliferation of asthmatics SMC only was observed, after stimulation with supernatant of the epithelium stimulated by house dust mites (HDM) compared to unstimulated epithelial supernatant. This mechanism is epithelial PAR-2-dependent, which induces the production of leukotrienes C4, whose receptor expression (CysLTR1) is increased in asthmatics SMC. These results provide new insights into bronchial smooth muscle remodeling in asthma and highlights the PAR-2 as a potential therapeutic target.

Les épithéliums jouent le rôle fondamental de barrière physique et chimique chez les Métazoaires. Les jonctions adhérentes, par le biais de la protéine transmembranaire E-cadhérine (E-cad), assurent une grande partie de l’adhésion intercellulaire. Malgré cette robustesse, les épithéliums peuvent subir des remodelages considérables pendant l’embryogenèse ou la cicatrisation. Lors de la gastrulation de l’embryon de Drosophile, l’épithélium ventro-latéral (la bandelette germinale) subit une élongation le long de l’axe antéropostérieur induite par l’intercalation cellulaire. Le remodelage polarisé des jonctions cellulaires est à la base de ce phénomène: les jonctions parallèles à l’axe dorsoventral (DV) rétrécissent et forment de manière irréversible de nouvelles jonctions parallèles à l’axe antéropostérieur (AP). Ce remodelage dépend de l’enrichissement du moteur moléculaire Myosine II (MyoII) dans les jonctions DV, qui induit une anisotropie de tension. Les protéines des jonctions adhérentes (E-cad, β-catenin) sont, elles aussi, polarisées : elles sont enrichies dans les jonctions AP. Néanmoins, nous ne savions pas si cette polarité de l’adhésion avait un rôle dans le remodelage des jonctions, et nous ne connaissions pas les mécanismes contrôlant cette localisation asymétrique. L’un des mécanismes les mieux connus de la modulation de l’adhésion cellulaire est l’endocytose des protéines d’adhésion. A ce titre, je me suis intéressé au rôle de l’endocytose Clathrine dépendante (ECD) pendant l’intercalation cellulaire. J’ai ainsi pu montrer que l’ECD de E-cad est régulée à la hausse dans la bandelette germinale au niveau jonctionnelle, plus particulièrement au niveau des jonctions DV (qui rétrécissent). L’ECD d’E-cad est nécessaire à l’intercalation et à la distribution polarisée d’E-cad. Elle est régulée par l’organisation de l’actine: la formine Diaphanous ainsi que le moteur moléculaire Myosine II accélèrent le recrutement de la machinerie d’endocytose (AP2 et Clathrine) et régulent la polarité de l’ECD dans l’embryon. Elles sont contrôlées par RhoGEF2, qui est enrichie dans les jonctions DV, et induisent l’endocytose par un mécanisme de clustering latéral d’E-cad. Dans la seconde partie de ma thèse, je me suis intéressé au couplage entre E-cad et la dynamique de MyoII. En effet, l’intercalation dépend aussi de flux contractiles de MyoII qui ont lieu préférentiellement en direction des jonctions DV. J’ai ainsi pu montrer que la direction des flux est induite par les anisotropies de forces d’ancrage de MyoII. Les faibles niveaux d’E-cad et le fort taux d’endocytose dans les jonctions DV augmentent la probabilité de générer une anisotropie d’ancrage et induisent davantage de flux de MyoII vers les jonctions DV. Ce projet met en lumière le rôle fondamental du couplage entre E-cad et MyoII dans la régulation de la morphogenèse. / Epithelia build up strong mechanical and chemichal barriers in Metazoans. Adherens junctions, through the adhesion provided by the transmembrane protein E-cadherin (E-cad), are essential for the mechanical integrity of the tissue. Yet, epithelia can be dramatically remodeled during embryogenesis or wound healing. During gastrulation of Drosophila embryo, the ventrolateral epithelium (the germ band) undergoes a massive elongation along the anteroposterior (AP) axis, driven by cell-cell intercalation. This is based on the polarized remodeling of intercellular junctions whereby junctions parallel to the dorsoventral axis (DV) shrink and form new junctions along AP axis. This remodeling is mediated by the planar polarized enrichment of Myosin II (MyoII) in DV junctions, which generates high tension. Adhesion proteins are also planar polarized, E-cad is enriched in AP junctions, but we did not know if this polarity contributed to cell-cell intercalation and the mechanism driving this polarity. As such, I have studied the role of Clathrin mediated endocytosis (CME) during germ band extension. I have shown that E-cad CME is specifically upregulated at the junction plane in the germ band, and planar polarized (enriched in DV shrinking junctions). It is required for cell-cell intercalation and the planar polarized distribution of E-cad. E-cad CME is regulated by the concerted action of the Formin Diaphanous and Myosin-II, which accelerates CME through the lateral clustering of E-cad. They are controlled by RhoGEF2, which is also enriched in DV junctions. In the second part of my PhD, I have studied the coupling between E-cad and MyoII dynamics. Indeed, planar polarized contractile flows of MyoII are required for DV junction shrinkage, but we did not know the mechanism driving the polarity of these flows. I have shown that the transient anisotropy of anchoring forces between two facing junctions triggers flow. As such, the low steady state amount of E-cad and the high rate of CME in DV junctions trigger more anisotropy and polarize the flow. These results outline the strong crossregulation between E-cad and MyoII and their concerted action in morphogenesis.

Un tissu épithélial est composé de cellules polarisées, étroitement liées les unes aux autres par des jonctions adhérentes. La perte de ces jonctions adhérentes est la première étape dans le développement des cancers au niveau des tissus épithéliaux. Il est donc important de comprendre les mécanismes d’attachement inter-cellulaire. Pour étudier ces interactions, nous utilisons comme modèle l’embryon de drosophile, où une fine régulation des jonctions adhérentes est requise pour l’une des étapes précoces de développement. Durant cette étape du développement, les cellules épithéliales changent de voisines le long de l’axe antéro-postérieur sans perdre leur adhérence cellulaire. Ce processus d’intercalation cellulaire est dû au recrutement polarisé du moteur moléculaire Myosine II au niveau des jonctions qui se désassemblent. Il a été mis en évidence qu’au cours de ce processus la perte de fonction de la voie JAK/STAT perturbe la localisation de la Myosine II. Au cours de ma thèse, j’ai réalisé un crible génétique dans un contexte mutant pour le ligand de la voie JAK/STAT pour me permettre d’identifier des interacteurs potentiellement impliqués dans le contrôle spatial de Myosine II. J’ai pu mettre en évidence plusieurs gènes pouvant être impliqués dans cette intercalation. Parmi ces candidats, je me suis focalisée sur celui montrant le plus fort phénotype : le gène CG13992. La caractérisation de ce gène a fut la seconde étape de mon travail de thèse (car seules les séquences nucléotidiques et protéiques étaient connues). Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’implication de ce gène dans la localisation de la Myosine II mais ils restent à confirmer. / Epithelial tissue is composed of polarized cells, which are closely attached to each other by adherens junctions. The loss of adherens junctions is often a key step in the development of cancer in epithelial tissues. It is therefore important to understand the mechanisms of attachment between the cells. To study such epithelial plasticity, we use the Drosophila embryo as a model system, where a fine regulation of adherens junctions is required for one of the early processes of development: germ band elongation. During this process, epithelial cells change their neighbors along the anterior-posterior axis (cell cell intercalation) without loss of cell adhesion. Polarized recruitment of the molecular motor Myosin II at the junctions, that disassemble and reassemble, underlies the intercalation process. In part, intercalation relies on the normal activity of the the JAK / STAT pathway that is crucial for the spatial control of Myosin II. During my PhD, I conducted a genetic screen, in a mutant for the ligand of the JAK / STAT pathway, designed to identify second site interactors for Myosin II control. I identified several genes that appear to be involved in the intercalation process. Among these candidates, I focused on one with the strongest phenotype: the gene CG13992. The functional characterization of this gene was the second stage of my thesis (because only the nucleotide and the protein sequences were known). Preliminary results highlight the involvement of this gene in the localization of Myosin II that remain to be confirmed.

La Protéine Cellulaire du Prion (PrPc), isoforme non pathogène de la Protéine Scrapie, est une protéine ubiquitaire qui a été impliquée dans de nombreux processus cellulaires tels que la prolifération, la migration, l’adhésion, la différenciation et l’apoptose, par des mécanismes qui restent en grande partie à élucider. L’épithélium intestinal est en constant renouvellement et son homéostasie repose sur une régulation fine et coordonnée de l’ensemble de ces processus. Notre équipe s’est intéressée au rôle de la PrPc dans l’épithélium intestinal et a mis en évidence son expression dans le type cellulaire majoritaire de cet épithélium, les entérocytes, et sa double localisation selon leur état de différenciation. En effet, dans les cellules différenciées, la PrPc est majoritairement présente au niveau des desmosomes, alors que dans les cellules prolifératives, elle est principalement nucléaire. Nous mettons en évidence que la PrPc desmosomale est impliquée dans le maintien et l’intégrité de l’ensemble des jonctions intercellulaires (jonctions serrées, adhérentes et desmosomes) et contribue à la fonction de barrière de l’épithélium intestinal. La PrPc nucléaire, quant à elle, interagit avec plusieurs effecteurs de la voie de signalisation Wnt : la -caténine, la -caténine et le facteur de transcription TCF7L2. Dans ce contexte, nous révélons la capacité de la PrPc nucléaire à moduler l’expression de gènes cibles de la voie Wnt canonique. L’ensemble de ces travaux permet de révéler la PrPc comme un nouvel élément clé de l’homéostasie de l’épithélium intestinal – du maintien de la fonction de barrière jusqu’à la régulation de l’expression de gènes – et de définir la PrPc comme un nouveau membre de la famille des protéines NACos. / The cellular Prion Protein (PrPc), the normal conformer of the Scrapie protein, is a ubiquitous protein, which has been involved in several cellular processes such as proliferation, migration, adhesion, differentiation and apoptosis, through mechanisms that are not fully characterized. Intestinal epithelium is renewing constantly and its homeostasis requires a fine and coordinated regulation of all these processes. Our team has focused on PrPc functions in this tissue and has demonstrated that it is expressed in enterocytes, the major cell type in the intestinal epithelium, with a dual localization depending on the differentiation state of the cells. Indeed, in differentiated cells PrPc is localized in desmosomes while being mostly in the nucleus in proliferative cells. We demonstrated the involvement of desmosomal PrPc in the maintenance and integrity of all the intercellular junctions (tight, adherens junctions and desmosomes) and its requirement for the intestinal barrier function. PrPc in the nucleus interacts with key effectors of the Wnt pathway: -catenin, -catenin and the transcription factor TCF4/TCF7L2. In this context, we revealed the ability of nuclear PrPc to modulate the expression of a subset of Wnt target genes. Altogether, this work highlights the role of PrPc as a new key element of the intestinal epithelial homeostasis – from the barrier function to gene regulation – and allows considering PrPc as a new member of the NACos family proteins (proteins associated with the Nucleus and Adhesion Complexes).

Le processus de formation des cils mobiles multiples (multiciliogénèse) est composé de nombreuses étapes. Récemment, nous avons démontré que les microARNs de la famille miR-449 contrôlent plusieurs de ces étapes. Au cours de mon travail, je me suis concentré sur le rôle joué par miR-449 dans deux aspects du développement de l'épithélium multicilié. Dans les cellules multiciliées, un réseau dense d'actine sous-jacent l'aspect apicale de la membrane cellulaire (coiffe d'actine) est nécessaire pour l'ancrage des multiples corps basaux, et donc pour une ciliogenèse approprié. Dans le cadre de mon travail, j'ai participé à l' identification de la petite GTPase R-Ras comme une des véritables cibles de miR-449. J'ai démontré que la réorganisation de la coiffe d'actine et l'ensemble du processus de multiciliogénèse étaient compromis lorsque l'ARN messager de R-Ras se trouve protégé de la liaison avec miR-449. J'ai aussi contribué à identifier une nouvelle cible de miR-449, le gène Steel, qui code pour le ligand du récepteur transmembranaire à tyrosine-kinase KIT. La repression de Steel par miR449 est impliquée dans le processus par lequel les cellules multiciliées atteignent leur position finale dans l'épiderme embryonnaire de Xenopus. STEEL, qui agit probablement comme une molécule de guidage pour les cellules multiciliées qui expriment KIT, doit être réprimé par miR-449 dans ces mêmes cellules en cours de migration pour assurer leur deplacement directionnel approprié. En conclusion, mon travail a contribué à élucider le rôle complexe joué par le miARN miR-449 dans le processus de multiciliogénèse chez les vertébrés. / The process of multiple motile cilia formation (multiciliogenesis) is composed of many different steps. Recently, we demonstrated that microRNAs of the miR-449 family control several of these steps. During my work, I focused on the role played by miR-449 in two aspects of the development of the mucociliary epithelium. In multiciliated cells, a dense actin network underlying the apical aspect of the cell membrane (actin cap) is required for the anchoring of the multiple basal bodies, and therefore for proper ciliogenesis. Small GTPases play important role in the formation of the actin cap. In the course of my work, I took part in the identification of transcripts coding the small GTPase R-Ras as bona fide targets of miR-449. I demonstrated that apical and subapical actin network reorganization and multiciliogenesis were impaired when R-Ras mRNA was protected from miR-449 binding. Moreover, the actin cap formation and multiciliogenesis were rescued when the translation of protected R-Ras transcripts was prevented. I also contributed to the finding that a new miR-449 target, the KIT receptor tyrosin kinase ligand STEEL, is involved in the process through which the multiciliated cells reach their final position within the developing frog epidermis. STEEL, which likely acts as a guidance molecule for the KIT-expressing multiciliated cells, needs to be repressed by miR-449 within the migrating cells to ensure their proper directional migration. Altogether, my work contributed to elucidate the complex role played by the miR-449 miRNA in the process of vertebrate multiciliogenesis.