Le phénomène de résistance des bactéries à Gram négatif aux antibiotiques est aujourd’hui un problème sanitaire mondial majeur. La production de β-lactamases, et plus particulièrement de carbapénémases, enzymes capables d’hydrolyser la plupart des agents antibactériens de la classe des β-lactames, est le mécanisme de résistance le plus répandu. Dans ce mémoire, nous décrivons la conception et la synthèse de nouveaux inhibiteurs fluorés de carbapénémases. Notre objectif a été la synthèse de monobactames trifluorométhylés en position C4.Nous avons développé une nouvelle voie de synthèse diastéréosélective par expansion de cycle d’aziridines pour l’accès à des 3-bromo-4-CF3-azétidin-2-ones. Ces composés ont été fonctionnalisés par substitution nucléophile, réactions radicalaires et organométalliques en position C3. Dans une seconde partie, des essais de cyclisation de β-hydroxyaminoesters et acides ainsi que de β-hydroxy-hydroxamates ont été entrepris. Pour obtenir ces intermédiaires β-hydroxyaminoesters et acides, nous avons étudié la réactivité des hydroxylamines sur des accepteurs de Michael trifluorométhylés.Enfin, l’évaluation biologique des composés a été réalisée par des tests enzymatiques en suivi par spectroscopie UV. L’évaluation par RMN 19F a également été entreprise, et a permis le développement d’outil de diagnostique et de screening, toujours en cours d’optimisation. / Multidrug resistant gram-negative pathogens are emerging worldwide. β-lactamases production, especially carbapenemases, enzymes with broad hydrolytic capabilities towards β-lactams, is a global spread mechanism of resistance among gram-negative bacteria. We report here the design and the synthesis of new fluorinated inhibitors of carbapenemases. Our aim was to synthesize trifluoromethylated monobactams in C4 position. We have developed a new diastereoselective pathway by ring expansion of aziridines to access to 3-bromo-4-CF3-azetidin-2-ones. These compounds have been successfully functionalized in C3 position via nucleophilic substitution, radical and organometallic reactions.In a second part, cyclisation attempts of β-hydroxyaminoesters and acids, as well as β-hydroxy-hydroxamates have been conducted. A study of Michael addition of hydroxylamines on trifluoromethylated Michael acceptors have been achieved in order to obtain the β-hydroxyaminoesters and acids derivatives.Finally, biological evaluations of synthesized compounds have been realized through enzymatic tests. 19F NMR evaluation have been accomplished and led to development of diagnostic and screening tools, and it is still in under optimisation.

Les β-arrestines jouent un rôle important dans la transduction du signal par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Nous montrons dans cette thèse que les β-arrestines exercent des régulations plus complexes et subtiles qu'on ne le pensait jusque-là sur la voie AMPc/PKA/CREB qui est activée par les RCPGs couplés à Gs. Nous montrons que les β-arrestines interagissent directement la PKAcat et contribuent à sa translocation nucléaire. De plus, nous mettons en évidence une interaction β-arrestine/CREB qui conduit à la formation d'un complexe transcriptionnellement actif sous l’action de l’agoniste. D’autre part, nous avons constaté que les β-arrestines interagissent directement avec PKAcat, p70S6K et Src via un même site et lesquelles sont donc potentiellement mutuellement exclusives. Nous avons ensuite mesuré l’impact d’une mutation et d’un polymorphisme du R-FSH sur la signalisation dépendante des β-arrestines, notamment grâce à l’utilisation de senseurs FRET et BRET. / Β-arrestins play an important role in G protein-coupled receptor (GPCR)-induced signal transduction. In this thesis, we show here that β-arrestins exert more complex and subtle regulation than previously thought on the cAMP/PKA/CREB pathway which is activated by Gs-coupled GPCRs. We demonstrate that β-arrestins directly interact with PKAcat and promote its translocation to the nucleus. Moreover, we provide evidence that β-arrestins directly interact with CREB thereby forming a transcriptionally active complex upon agonist stimulation. We also found that PKAcat, p70S6K and Src all directly interact with β-arrestins through the same interaction site and are therefore potential mutually exclusive interactions. We then measured the impact of a point mutation and of a polymorphism in the FSH-R on β-arrestin-dependent signaling, in part using FRET and BRET sensors.

Les mélanocytes, cellules responsables de la pigmentation de la peau et des poils, protègent les cellules des stress environnementaux, en particulier des rayonnements ultra-violets (UV) présents à la surface de la Terre. Les UV induisent des dommages moléculaires et régulent de nombreuses voies de signalisation en aval de MC1R, MAPK, PI3K, ou PKC. A court terme, les UV peuvent induire la mélanogenèse et à long terme participent à la mélanomagenèse. Dicer, protéine clef de la maturation des microARN, est régulée par différents stress. La protéine multifonctionnelle β-caténine est impliquée dans le développement des mélanocytes. Ces deux protéines participent à la régulation fine de l'expression génique. L'objectif de cette thèse est de mettre en évidence le rôle et la régulation de Dicer dans le lignage mélanocytaire dans des conditions normales et de stress (UVB). Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au rôle de Dicer dans la pigmentation et sa régulation dans le lignage mélanocytaire. Nous avons montré, in vivo dans un modèle murin, que Dicer est nécessaire à la fois à la mise en place du lignage mélanocytaire et au fonctionnement de ce lignage chez l'adulte. L'absence de Dicer dans le lignage mélanocytaire affecte la localisation des mélanocytes de la papille dermique du follicule pileux et empêche la pigmentation du poil. In vitro, la transcription de Dicer est régulée par différentes voies, en particulier par les protéines PI3K, RSK, GSK3β et β-caténine. L'activité répressive de β-caténine sur la transcription de Dicer est dépendante de sites LEF/TCF. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'implication de Dicer, en relation avec β-caténine, dans la réponse aux UVB. Nous avons mis en évidence in vivo et in vitro la relocalisation nucléaire et l'activation transcriptionnelle de β-caténine induites par les UV. Tout comme β-caténine, les UVB répriment la migration des mélanocytes in vitro. Nous avons montré in vitro que les UVB répriment l'expression de Dicer et que cette répression est dépendante de sites de fixation de facteurs de transcription, dont LEF/TCF, présents dans la région promotrice de Dicer. Une diminution de Dicer participe à la protection des mélanocytes contre les UVB. Ce travail de thèse a donc permis de montrer le rôle de Dicer dans la pigmentation adulte et de mettre en évidence des voies de régulation de l'expression de Dicer dans les mélanocytes non stressés et dans les mélanocytes soumis à un stress UVB. / Melanocytes, cells responsible for pigmentation of the skin and hair, protect cells from environmental stress, especially ultra-violet radiations (UV) present on Earth floor. UV induce molecular damages and regulate many signaling pathways downstream of MC1R, MAPK, PI3K, or PKC. In the short term, UV can increase melanogenesis and in the long term, participate in melanomagenesis. Dicer, a key protein involved in microRNA maturation, is regulated by different types of stress. The multifunctional protein β-catenin is implicated in melanocyte development. These two proteins participate in fine regulation of gene expression. The goal of this thesis is to highlight the role and regulation of Dicer in the melanocyte lineage in normal and UVB stress conditions. In the first part, we focused on the role of Dicer in pigmentation and its regulation in the melanocyte lineage. We showed that, in a mouse model in vivo, Dicer is necessary for both establishment of melanocyte lineage and proper function of this lineage in adults. The lack of Dicer in the melanocyte lineage affects localization of melanocytes in the dermal papilla of hair follicles, preventing hair pigmentation. In vitro, Dicer transcription is regulated by different pathways, including PI3K, RSK, GSK3β and β-catenin. LEF/TCF sites mediate the repressive activity of β-catenin on Dicer transcription. In the second part, we focused on the implication of Dicer, in connection with β-catenin, in the response to UVB by melanocytes. We showed the nuclear relocalization and transcriptional activation of β-catenin induced by UV both in vivo and in vitro. Like β-catenin, UVB represses melanocyte migration in vitro. We showed in vitro that UVB represses Dicer expression and that this repression is dependent on transcription factors binding sites in the Dicer promoter region including LEF/TCF. Decreased level of Dicer participates in protection of melanocytes against UVB. This thesis work allowed us to show the role of Dicer in adult pigmentation and to highlight signaling pathways implicated in Dicer expression regulation in non-stressed melanocytes and in UVB-stressed melanocytes.

Un nombre croissant d'observations suggèrent que les pDC sont fortement impliqués dans le cancer, car les pDC sont recrutés dans des tumeurs solides, tant chez les patients humains que chez les modèles murins et sont généralement en corrélation avec un mauvais pronostique. Les pDC infiltrant les tumeurs présentent souvent un phénotype immature et sont des pauvres producteurs de IFN-I, de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires en réponse à la stimulation TLR, contribuant à l'établissement d'un micro-environnement tumoral immunosuppresseur qui favorise la croissance tumorale. D'autre part, lorsqu'ils sont activés à l'intérieur de la tumeur, les pDC pourraient être capable de générer des réponses immunitaires antitumorales efficaces qui contribueraient à la régression tumorale. Ce double rôle de TA-pDC rend cette population cellulaire d'un grand intérêt pour être ciblée dans l'immunothérapie tumorale. Par conséquent, notre étude est centrée sur l'exploration du rôle de pDC dans l'orchestration des réponses immunitaires antitumorales, visant à déchiffrer les caractéristiques fonctionnelles de pDC dans le micro-environnement de la tumeur.Nos résultats montrent que les pDC sont recrutés dans le micro-environnement de la tumeur TC-1 et B16-OVA, et les pDC infiltrant les tumeurs dans les deux modèles de tumeurs présentent un profil d'activation et d'expression génique distinct par rapport aux pDC purifiés à partir de la rate naïve, ce qui suggère un effet du microenvironnement tumoral dans le phénotype et les fonctions de TC-1 et BDC-OVA infiltrant pDC. En fait, les facteurs solubles sécrétés par les cellules tumorales TC-1 et B16-OVA et présentes dans le micro-environnement de la tumeur sont capables d'affecter fortement les fonctions des pDC, notamment leur capacité à produire IFN-α après la stimulation TLR-9. Parmi les facteurs solubles présents dans le micro-environnement de la tumeur, nos résultats montrent que le TGF-β seul est capable de bloquer la production d'IFN-α, suggérant clairement une influence du TGF-β dans les mécanismes intracellulaires conduisant à la production d'IFN-I par pDC. En outre, notre étude révèle que les effets du TGF-β sur le pDC affectent aussi les capacités de production de l'IFN-I, mais aussi leur capacité à sécréter d'autres cytokines et chimiokines ainsi que leur phénotype. Enfin, l'étude de l'environnement tumoral TC-1 en l'absence de pDC démontre un rôle délétère de cette population dans la croissance de la tumeur et montre une fonction claire de pDC dans l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales dépendantes de NK.Les résultats obtenus au cours de cette thèse de doctorat ont mis en évidence le rôle important de la PDC dans le contexte tumoral et ont permis une meilleure compréhension du ciblage de cette population cellulaire contre l'immunothérapie tumorale / A growing number of observations suggest that pDC are highly implicated in cancer, since pDC are recruited into solid tumors, both in human patients and in murine models and generally correlate with a poor clinical outcome. Tumor infiltrating pDC often exhibit an immature phenotype and are poor producers of IFN-I and pro-inflammatory cytokines and chemokines in response to TLR stimulation, contributing to the establishment of an immunosuppressive tumor microenvironment that promotes tumor growth. On the other hand, when activated inside the tumor, pDC could be able to generate efficient anti-tumor immune responses that would contribute to tumor regression. This dual role of TA-pDC renders this cell population of great interest to be targeted in tumor immunotherapy. Hence, our study is centered in exploring the role of pDC in the orchestration of anti-tumor immune responses, aiming to decipher functional characteristics of pDC within the tumor microenvironment. Our results show that pDC are recruited into the TC-1 and B16-OVA tumor microenvironment and tumor infiltrating pDC in both tumor models exhibit a distinct activation and gene expression profile as compared to pDC purified from naïve spleen, suggesting an effect of the tumor microenvironment in the phenotype and functions of TC-1 and B16-OVA infiltrating pDC. In fact, the soluble factors secreted by the TC-1 and B16-OVA tumor cells and present in the tumor microenvironment are able to greatly affect pDC functions, more importantly their ability to produce IFN-α following TLR-9 stimulation. Among the soluble factors present in the tumor microenvironment, our results show that TGF-β alone is able to impair the production of IFN-α, clearly suggesting an influence of TGF-β in the intracellular machinery leading to IFN-I production by pDC. In addition, our study reveals that the effects of TGF-β on pDC are broader affecting not only the IFN-I producing abilities, but also their capacity to secrete other cytokines and chemokines as well as their phenotype. Finally, the study of the TC-1 tumor environment in the absence of pDC demonstrates a deleterious role of this population in the tumor growth and shows a clear function of pDC in the induction of NK-dependent anti-tumor immune responses.The results obtained throughout this PhD thesis highlighted the important role of pDC in the tumoral context and allowed further insight in targeting this cell population to tumor immunotherapy

La voie β-adrénergique (β-AR)/AMPc est cruciale pour l’adaptation de la fonction cardiaque. Dans l’insuffisance cardiaque (IC), cette signalisation est perturbée et une part importante des patients meurt de troubles du rythme. Classiquement, les effets inotrope et lusitrope positifs de l’AMPc sont attribués à la phosphorylation par la protéine kinase AMPc dépendante (PKA) des protéines clés du couplage excitation–contraction (CEC). L’AMPc active aussi le facteur d’échange Epac, impliqué dans l’hypertrophie cardiaque et le contrôle de l’homéostasie calcique. Une cible d’Epac est la CaMKII, une kinase modulée par le Ca2+ et la calmoduline qui phosphoryle aussi les protéines clés du CEC, et dont l’activation est pro-arythmique.Les phosphodiestérases (PDEs) de type 3 et 4 sont majeures pour dégrader l’AMPc et contrôler l’homéostasie calcique et le CEC. Les inhibiteurs de PDE3 sont de puissants cardiotoniques mais leur utilisation est limitée par leurs effets pro-arythmiques. De plus, l’invalidation de gènes codant pour PDE4 conduit à des arythmies ventriculaires. Mon travail a permis d’identifier les perturbations de l’homéostasie calcique responsables de la survenue d’arythmies lorsque l’activité des PDE3 et des PDE4 est diminuée. Mes résultats montrent que les inhibiteurs de PDEs exercent des effets inotropes via PKA, mais suscitent des vagues de Ca2+ pro-arythmiques impliquant la PKA et la CaMKII activée en partie via Epac. Ceci suggère l'utilisation potentielle d'inhibiteurs de CaMKII comme compléments aux inhibiteurs de PDEs pour limiter leurs effets délétères, une hypothèse que j’ai pu vérifier dans un modèle porcin plus proche du patient. / The β-adrenergic pathway (β-AR)/cAMP is crucial for the adaptation of the cardiac function upon stress. In heart failure (HF), this signaling pathway is disrupted and a significant proportion of patients dies of cardiac arrhythmias. Classically, the inotropic and lusitropic effects of cAMP are attributed to the phosphorylation by the cAMP-dependent protein kinase (PKA) of the key proteins of the excitation-contraction coupling (ECC). cAMP also activates the exchange factor Epac, which is involved in cardiac hypertrophy and controls intracellular Ca2+ homeostasis. Epac activates CaMKII, another kinase modulated by Ca2+ and calmodulin which phosphorylates the same key proteins of the ECC, and is involved in arrhythmogenesis.Phosphodiesterases (PDEs) type 3 and 4 are crucial enzyme to degrade cAMP and to control Ca2+ homeostasis, thus ECC. PDE3 inhibitors are potent cardiotonic drugs but their use is limited by their pro-arrhythmic effects. Furthermore, the invalidation of genes encoding PDE4 results in ventricular arrhythmias. My work allowed characterizing the perturbations of Ca2+ homeostasis which lead to arrhythmias when PDE3 and PDE4 activities are decreased. My results show that PDE inhibitors exert inotropic effects via PKA, but evoke pro-arrhythmic Ca2+ waves via both PKA and CaMKII, the latter being activated in part via Epac. Altogether, these results suggest the potential use of CaMKII inhibitors as adjuncts to PDEs inhibitors to limit their deleterious effects, a hypothesis I also tested in a porcine model closer to the patient.

L’érythropoïèse inefficace joue un rôle central dans la physiopathologie de l’anémie des β-TM. Ses caractéristiques sont triple: accélération de la différenciation érythroïde, arrêt de maturation au stade d’érythroblaste polychromatophile et mort par apoptose à ce stade de différenciation. Les mécanismes précis de cette apoptose et de l’arrêt de la maturation n’ont pas encore été élucidés. Il a été montré, au cours de l’érythropoïèse physiologique, que la protéine chaperonne Hsp70, en se localisant dans le noyau des érythroblastes en cours de différenciation, protège GATA-1 (facteur de transcription érythroïde majeur) de sa destruction par la caspase-3. Cette enzyme clé de l’apoptose est en effet activée physiologiquement au cours de la différenciation érythroïde et peut cliver GATA-1. Notre travail se base sur l’hypothèse suivante : Hsp70 pourrait, au cours de l’érythropoïèse des β-TM, être séquestrée dans le cytoplasme des érythroblastes matures (stade d’une intense hémoglobinisation) afin d’exercer son rôle de chaperonne des chaînes d’α-globine libres. Cela aurait comme conséquence néfaste l’absence de localisation nucléaire d’Hsp70 et, en conséquence, la destruction de GATA-1 à l’origine de l’arrêt de maturation et de la mort cellulaire. Nous avons montré dans ce travail qu’Hsp70 était localisée principalement dans le cytoplasme des érythroblastes matures dans la moelle de patients β-TM, avec un défaut d’expression nucléaire. Par ailleurs, GATA-1 n’est plus exprimé dans ces cellules. Nous avons confirmé ces résultats dans un système de culture cellulaire érythroïde humaine en milieu liquide reproduisant les étapes de la différenciation érythroïde terminale. Une intéraction physique directe entre Hsp70 et l’α-globine a été identifiée par techniques de microscopie confocale, d’immunoprécipitation et de double hybride. Enfin, la transduction dans les érythroblastes de β-TM d’un mutant d’Hsp70-S400A, principalement nucléaire, ou d’un mutant de GATA-1 non clivable par la caspase-3 corrige l’érythropoïèse inefficace.Une modélisation mathématique du complexe Hsp70/α-globine nous a permis de préciser les domaines impliqués dans l’intéraction, ce qui ouvre la voie à une possibilité de criblage de petites molécules permettant la rupture de ce complexe afin de ramener Hsp70 dans le noyau avec un espoir thérapeutique pour améliorer l’érythropoïèse inefficace des β-TM. / Β-TM is an inherited hemoglobinopathy caused by a quantitative defect in the synthesis of the β-globin chains of hemoglobin, leading to the accumulation of free α-globin chains that form toxic aggregates. Despite extensive knowledge on the molecular defects causing β-TM, little is known about the mechanisms responsible for ineffective erythropoiesis (IE), which is characterised by accelerated erythroid differentiation, maturation arrest and apoptosis at the polychromatophilic stage. We have previously demonstrated that normal human erythroid cell maturation requires a transient activation of caspase-3. Although GATA-1, the master transcriptional factor of erythropoiesis, is a caspase-3 target, we have shown that during human erythroid differentiation, it is protected from cleavage through its association with the chaperone Hsp70 in the nucleus. Hsp70 is constitutively highly expressed in normal human erythroid cells. The best-known role of this ubiquitous chaperone is to participate in proteins folding and refolding of proteins denatured by cytoplasmic stress, thus preventing their aggregation.In this study, we have evidenced that during the maturation of human β-TM erythroblasts, Hsp70 is sequestrated in the cytoplasm by the excess of free α-globin chains, resulting in nuclear GATA-1 cleavage and, in turn, end-stage maturation arrest and apoptosis. A molecular modeling shows that α-globin binds to a highly electronegative cavity formed by all Hsp70 domains. Additionally, the transduction of a nuclear-targeted Hsp70 mutant (Hsp70-S400A) or caspase-3 uncleavable GATA-1 mutant (µGATA-1) corrects β-TM ineffective erythropoiesis in human cultured β-TM cells. Our data indicate that cytosolic Hsp70 sequestration by α-globin chains prevents its nuclear localization and is a key mechanism of the β-TM IE. In order to increase nuclear Hsp70 translocation, developing small molecules that could increase Hsp70 expression or disrupt the Hsp70/α-globin complex could be a novel approach of targeted therapies to improve erythropoiesis in β-TM.

Le symporteur Sodium Iodure (NIS) est une glycoprotéine transmembranaire catalysant le transport actif de l’iodure circulant et participant ainsi à la voie de biosynthèse des hormones thyroïdiennes. L’activité de captation de l’iode médiée par NIS est à la base du diagnostic par imagerie nucléaire et du traitement par radiothérapie à l'iode 131 des cancers thyroïdiens, ce qui fait de NIS un réel marqueur d’intérêt clinique pour une utilisation potentielle dans les cancers non-thyroïdiens qui l’expriment. La connaissance des mécanismes de régulation et d’adressage membranaire de NIS est limitée. Nous identifions une nouvelle fonction de NIS dans la migration et l’invasion cellulaires indépendamment de sa fonction de transport. Cette fonction est facilitée par l’activation de RhoA suite à l’interaction protéine-protéine de NIS avec LARG (Leukemia-Associated RhoA Guanine Exchange Factor). Notre travail a révélé que cette accumulation de NIS dans les compartiments intracellulaires de cellules cancéreuses était également observée dans les cancers primitifs et métastatiques du foie. Nous montrons l’importance de la voie de signalisation du TGF-β, fréquemment activée dans les cancers humains, dans le défaut d’adressage de NIS. Nos travaux suggèrent qu’une thérapie basée sur des inhibiteurs pharmacologiques de la voie du TGF-β serait capable de corriger ce défaut d’adressage, rendant ainsi possible un traitement par radiothérapie métabolique / The sodium iodide symporter (NIS) is a glycosylated protein that mediates the active transport of iodide for thyroid hormone biosynthesis. The ability of the thyroid to accumulate iodide via NIS has provided the basis for diagnostic imaging and served as effective treatment by radioiodine to target and destroy thyroid cancers. This propriety makes NIS a real marker of clinical interest for potential use in non-thyroid cancers which express it, however, the mechanisms of regulation and membrane targeting of NIS remain unknown. We identify a new function of NIS in cell migration and invasion independently of its transport activity. This function is facilitated by the activation of RhoA after the protein-protein interaction of NIS and LARG (Leukemia-Associated RhoA Guanine Exchange Factor). Our work has shown that this accumulation of NIS in intracellular compartments of cancer cells was also observed in primary and metastatic liver cancers. Our results pointed out the importance of TGF-β signaling pathway, frequently activated in human cancers, in NIS default targeting. Our work suggests that a therapy based on pharmacological inhibitors of TGF-β could be able to correct this targeting defect, making metabolic radiotherapy possible

La voie de signalisation WNT/β-caténine est impliquée dans de nombreuses processi cellulaires, du développement à la physiologie. Dans le foie adulte, elle est nécessaire pour établir et maintenir la zonation métabolique, condition préalable pour la fonctionnalité de l’organe, mais elle est aussi cause d’un pourcentage non négligeable (11-32%) de carcinomes hépatocellulaires (CHC), qui surviennent après mutation activatrice du gène codant la β-caténine. Mes travaux se sont inscrits dans la continuité de travaux de l’équipe auxquels j’ai participé , et ont eu pour principaux objectifs : (1) d’explorer le rôle du facteur de transcription Hnf4α dans la physiologie et les cancers du foie, en lien avec la signalisation β-caténine ; (2) de déterminer si une imagerie tumorale par tomographie par émission de positrons (TEP) spécifique de la captation de choline pouvait prédire les CHC mutés pour la β-caténine et si le métabolisme de la choline pouvait présenter une piste thérapeutique des cancers du foie.Pour ces deux projets, j’ai eu accès à des cohortes de patients atteints de cancers du foie, mais j’ai également pu bénéficier du modèle gain-de-fonction de la β-caténine développé au laboratoire, qui consiste en une perte du suppresseur de tumeur Apc, frein majeur de la voie β-caténine conduisant à des cancers du foie. Grâce à un modèle d’invalidation hepato-spécifique et conditionnelle du gène Hnf4α, j’ai pu prouver que la perte de Hnf4α mène à une augmentation de la prolifération, du stockage des lipides dans le foie et à une désorganisation de l’architecture zonale hépatique, en particulier celle de la triade portale. J’ai aussi démontré que dans un contexte de carcinome murin invalidé par Apc, le rôle suppresseur de tumeur d’Hnf4α était mineur.Une approche métabolomique avait montré qu’un signal β-caténine perturbait le métabolisme des phospholipides dérivant de la choline. Grâce à une étude parallèle réalisée chez des patients porteurs de CHC d’une part, et dans nos modèles murins d’autre part, nous avons pu mettre en évidence par TEP une fixation accrue de la F-choline dans les tumeurs activées β-caténine. Ce phénotype est spécifique d’une signalisation β-caténine active puisque cette captation accrue n’était pas présente chez les patients porteurs de carcinome hépatocellulaire non mutés ou chez les souris présentant une cancérogenèse indépendante de la β-caténine (modèle DEN). J’ai ensuite étudié le devenir intracellulaire de la choline. En utilisant de la choline radiomarquée j’ai montré in vitro qu’un signal β-caténine aberrant accroit l’incorporation de choline dans les phospholipides, et accroit également son rôle de donneur de groupements méthyles, participant à la méthylation de l’ADN. Cela pourrait expliquer pourquoi l’ADN est hyperméthylé chez les souris avec la perte d’Apc, puisque l’administration d’un régime sans choline et methionine à ces souris réverse le phénotype d’hyperméthylation. L’ensemble de ces résultats suggère que la choline pourrait jouer un rôle important dans la cancérogenèse liée à la β-caténine. Nous proposons que des TEP F-choline pourraient être utilisés pour diagnostiquer les CHC mutés β-caténine, et à terme des thérapies ciblées sur ce métabolisme pourraient être envisagées. / WNT/β-catenin is a pillar during development and in adult physiology. In particular in the adult liver it is a double-edged sword: it is necessary to establish the metabolic zonation, requirement for having a functional organ, but it is also involved in the onset of 11-32% of hepatocellular carcinoma (HCC). My thesis work has been based on the team previous results and it is focused on two main subjects: (1) the first aim was to decipher the role of Hnf4α both in physiology and in HCC development and its relationship with WNT/β-catenin signalling and (2) the second part explores the possible use of Fluoro-choline (FCh) positron emission tomography (PET) in the diagnosis of β-catenin-activated liver tumours.In this study I used cohorts of patients having HCC, but also inducible and hepatospecific knock-out mice for adenomatous polyposis coli (APC) gene (thereafter called ApcKO mice). Apc is the most important negative regulator of β-catenin, and it hepatic loss leads to aberrant activation of β-catenin, disrupting liver zonation and initiating long-term liver cancers. I generated also inducible hepatospecific Hnf4α knock-out mice and I demonstrated an increased proliferation, lipids accumulation and disorganization in the portal triad architecture, together with a mild distruption of liver zonation. Then, looking at cancer onset, I demonstrated that Hnf4α loss is not able per se to initiate liver cancer, and has no tumour suppressor role in β-catenin activated tumours onset and progression.We performed a metabolic analysis of ApcKO livers, showing that β-catenin is able to deregulate lipids metabolism, in particular that of phospholipids derived from choline. In collaboration with clinicians, I studied human patients who underwent FCh/PET, showing that β-catenin-mutated tumours had an increased uptaken of F-Choline whereas non-mutated β-catenin human HCC had not. Similar results were obtained with mice, either ApcKO β-catenin-activated HCC or β-catenin-independent mice HCC, obtained through a N-diethylinitrosamine (DEN) injection.Choline in cells splits in two main pathways: it is both a methyl-group donor and a precursor for phospholipids production. I tested this through radiolabeled fluxes in in vitro experiments. In β-catenin activated hepatocytes and tumours there are more phospholipids and more methyl groups in DNA derived from choline than in control mice. Moreover in ApcKO DNA is hypermethylated, and it is dependent on choline supply from diet.All these results together show the importance for β-catenin activated tumours to have a supply in choline, and so open a way not only in PET exploitation for having a precise diagnosis, but also in deciphering the importance of choline pathway, to possibly develop a targeted therapy.

La couleur de la peau résulte de la synthèse et de la distribution de la mélanine dans l’épiderme et les poils. La mélanine est un pigment produit par les mélanocytes, des cellules dérivées de la crête neurale. Les mélanocytes transfèrent la mélanine aux kératinocytes environnants et forment l'unité épidermique de mélanisation constituée d’un mélanocyte pour 40 kératinocytes. Les interactions entre les mélanocytes et les kératinocytes sont assurées principalement par la E-CADHÉRINE, une protéine responsable de la formation de jonctions adhérentes entre deux cellules adjacentes. L’ancrage de ses jonctions au cytosquelette est assuré par l’intermédiaire de la β-CATÉNINE. Le rôle de ces protéines n’est pas simplement adhésif, elles interviennent aussi dans de nombreux processus développementaux et assurent le maintien de l’architecture de l’épiderme. De plus, β-CATÉNINE est une protéine centrale de la voie de signalisation WNT/β-CATÉNINE essentielle dans la formation du lignage mélanocytaire. Lors de cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle des protéines E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE, d’une part dans l’homéostase des mélanocytes et d’autre part dans le développement embryonnaire d’un type particulier de mélanocytes, ceux peuplant l’extrémité des membres. Dans la première partie, nous avons étudié l’implication de ces protéines dans une leucodermie circonscrite acquise, le Vitiligo. Dans cette pathologie, les mélanocytes disparaissent, générant des zones de peau dépigmentées. L’une des hypothèses invoquées est un défaut adhésion des mélanocytes et leur élimination de la lame basale vers les couches supérieures de l’épiderme. Nous avons montré que la présence de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE à la membrane est altérée dans les mélanocytes Vitiligo avant leur disparition de l’épiderme, au niveau de la peau pigmentée des patients. L’altération de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE à la membrane des mélanocytes est corrélée à une localisation suprabasale de ces cellules et une perturbation de l’unité épidermique de mélanisation. A l’aide de systèmes de peaux reconstruites in vitro et de souris déficientes en E-CADHÉRINE dans les mélanocytes, nous avons démontré un rôle essentiel de E-CADHÉRINE pour l’adhésion des mélanocytes à la lame basale de l’épiderme en présence de stress mécanique et oxydatif, deux facteurs aggravants de la dépigmentation dans le Vitiligo. Nous proposons que l’altération de E-CADHÉRINE est un événement précoce dans la pathologie du Vitiligo qui reste silencieux jusqu’à ce que des stress mécaniques ou oxydatifs accélèrent la perte des mélanocytes (Wagner et al., 2015).Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux rôles des protéines E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE dans le développement embryonnaire des mélanocytes. Nous avons examiné la possibilité de générer des mélanoblastes à partir des dérivés des cellules de crêtes neurales qui emprunteraient la voie ventrale de migration et non la voie dorso-latérale classiquement décrite. Nous avons montré que les mélanoblastes produits à partir de la voie ventrale dérivent de cellules précurseurs se spécifiant à E14 en mélanoblastes ou en cellules de Schwann. A l’aide d’un mutant gain de fonction de β-CATÉNINE, nous avons mis en évidence que l’activation de la signalisation de β-CATÉNINE induit la spécification des mélanocytes au détriment des cellules de Schwann. La E-CADHÉRINE n’intervient pas dans la spécification des mélanoblastes issus de la voie ventrale mais est impliquée dans l’expansion des mélanoblastes issus de la voie dorso-latérale au niveau des membres.Ces résultats démontrent un rôle critique de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE dans l’homéostase des mélanocytes dans des conditions de stress et dans la régulation du développement des mélanocytes. / Skin pigmentation results from the synthesis and the distribution of melanin by melanocytes. Melanocytes are neural crest derived cells that produce and transfer melanin to their surrounding keratinocytes. One melanocyte makes contacts with approximately 40 keratinocytes, forming the so-called epidermal melanin unit. Adhesion between melanocytes and keratinocytes is mediated by the adhesive protein E-CADHERIN, which is responsible for the formation of adherens junctions. These junctions are anchored to the cytoskeleton via β-CATENIN. The main function of adhesive proteins is to form cell-cell junctions and to maintain epidermal architecture. β-CATENIN is a central component of the WNT signalling pathway, which is implied in the development of the melanocyte lineage. During this PhD we were interested in the potential roles of E-CADHERIN and β-CATENIN proteins first in melanocyte homeostasis and second in melanocyte development in the mouse limb.In the first part of this PhD project, we studied the role of these proteins in an acquired leuco-derma: the Vitiligo disease. In this disease, depigmented areas appears in the skin due to melano¬cyte loss. One hypothesis for this loss is a defect in adhesive proteins of melanocytes, leading to melanocyte detachment and loss. We examined pigmented skin biopsies of patients with or without Vitiligo and observed that membranous staining of E-CADHERIN and β-CATENIN is absent from, or discontinuously distributed across melanocyte membranes of Vitiligo patients long before clinical lesions appeared. The abnormal distribution of E-CADHERIN correlated with lower melanocyte numbers in the basal epidermal layer and higher melanocyte numbers in the suprabasal layer. Using reconstructed human epidermis and mouse models with defective E-CADHERIN expression in melanocytes, we showed that E-CADHERIN is required for melanocyte adhesiveness to the basal layer under oxidative and mechanical stress. These observations establish a link between pre-clinical, cell-autonomous defects in Vitiligo melanocytes and known environmental stressors accelerating disease onset. Our results implicate a primary predisposing skin defect affecting melanocyte adhesiveness, which under stress conditions, leads to the disappearance of melanocytes and clinical Vitiligo (Wagner et al., 2015).In the second part of this PhD project, we examined the role of these two proteins E-CADHERIN and β-CATENIN in the development of melanoblasts from the ventrally migrating pathway in contrast to the laterally migrating pathway previously described. We observed that ventrally migrating melanoblasts arose from precursors specified at E14 in melanoblasts or Schwann cells. Using a β-CATENIN gain of function mouse model, Tyr::Cre ; bcatΔex3 we observed that β-CATENIN signalling activation induced melanoblast specification at the expense of Schwann cells. We also demonstrated that E-CADHERIN loss in melanocytes (Tyr::Cre ; EcadF/F) decreased dorso-laterally migrating melanoblast expansion in the limb. Taken together, these results point to a critical role for E-CADHERIN and β-CATENIN in maintaining melanocyte homeostasis under stress conditions and regulating melanocyte development.

Objetivos: Avaliar o perfil de suscetibilidade, a prevalência da produção de AmpC, β-lactamase de espectro estendido (ESBL) e Metalo-β-lactamase (M-βla) em Pseudomonas aeruginosa obtidas de dois hospitais universitários distintos (ISCMPA e HCPA) em Porto Alegre. Em adição, tipagem molecular por PFGE foi realizada entre os isolados produtores de M-βla para avaliar a relação clonal. Métodos: Foi determinada a suscetibilidade de 238 isolados de P. aeruginosa para 8 agentes antimicrobianos, através do teste de disco-difusão, usando agar Müller-Hinton (MH) de acordo com “National Committee for Clinical Laboratory Standards” (NCCLS) . Todos isolados foram avaliados para produção de AmpC com o disco de imipenem (indutor) próximo ao disco de cefepima/ceftazdima (substrato). Um achatamento no halo de cefepime/ceftazidima pela indução da enzima pelo imipenem, indicava resultado positivo para AmpC. Todos isolados forma avaliados para a presença de ESBL através do teste de aproximação de disco com ceftazidima, cefepima, cefotaxima, ceftriaxona e ticarcilina-clavulanato como inibidor de β-lactamase. A produção de M-βla foi determinada através do teste de aproximação de discos de CAZ a discos impregnados com ácido2-mercatopropiônico (2-MPA). As taxas de resistência foram comparadas através do Teste Exato de Fisher. Valor de P<0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Análise de macrorestrição com a enzima speI foi realizada em isolados produtores de M-βla. Resultados: As taxas de resistência para todos os agentes foram superiores entre os isolados obtidos na ISCMPA em relação aos do HCPA. A ceftazidima mostrou ser o antibiótico mais efetivo contra os isolados de ambos Hospitais (ISCMPA e HCPA) com taxa de resistência de 25,7% (ISCMPA) e 6,1% (HCPA). A expressão de AmpC foi observada em 190 isolados (83,7% HCPA e 77,1% ISCMPA). Não foi possível detectar a presença de ESBL entre todos as P. aeruginosa avaliadas em ambos hospitais. Foi observada a presença de M-βla em 28 isolados (20,0%) da ISCMPA. Mas não foi detectada M-βla em nenhuma P. aeruginosa do HCPA. A análise de macrorestrição mostrou que 14 de 16 P. aeruginosa Mβla positivas pertenciam a um clone (denominado clone A), e seus subclones. Apenas dois outros clones (B e C) foram identificados em um isolado cada. / Objectives: To evaluate susceptibility profile, the prevalence of extendedspectrum β-lactamases (ESBL) production, AmpC and Metallo-β-lactamases (M-βla) in Pseudomonas aeruginosa obtained from two distinct hospitals (ISCMPA and HCPA) in Porto Alegre, Brazil. In addiction, molecular typing by PFGE was perfomed among isolates producing M-βla in order to evaluate probably clonal relatedness. Methods: The susceptibility of 238 P. aeruginosa to 8 antimicrobial agents was determined by the disk diffusion method, using Müller-Hinton agar (MH) in accordance with “National Committee for Clinical Laboratory Standards” guidelines. All isolates were evaluated for AmpC production with the imipenem disk (strong inducer) near of the cefepime/ceftazidime disk (substrate). A blunting of the cefepime/ceftazidime zone by imipenem-induced enzyme, indicated positive result for AmpC. All isolates were evaluated for ESBL production by disk approximation test with ceftazdime, cefepime, cefotaxime, ceftriaxone plus ticarcillin-clavulanate as inhibitor. M-βla production was determined by disk approximation test with disks containing CAZ and 2-mercatopropionic acid (2-MPA). The results were compared by the Fisher’s Exact Test. Macrorestriction analysis by SpeI, followed by PFGE, was perfomed in isolates M-βla positive. The resistance rates were compared by The Fisher’s Exact Test. P values < 0.05 were considered to be statistically significant. Results: The resistance rates to all antimicrobial agents were higher among isolates obtained from ISCMPA than those obtained from HCPA. The ceftazidime was the more active antibiotic against the isolates in both hospitals with resistance rates of 25,7% (ISCMPA) and 6,1% (HCPA). The derepression of AmpC was observed in 190 isolates (83,7% HCPA and 77,1% ISCMPA). It was not possible to detect the presence of ESBL among all P. aeruginosa evaluated in both hospitals. Positive results for M-βla production were observed in 28 isolates (20,0%) from ISCMPA. But none M-βla production was identified in P. aeruginosa from HCPA. The macrorestriction analysis by PFGE, showed that 14 of 16 M-βla positive P. aeruginosa beloneed to one clone (named clone A) and its subclones.Only two others clones (B and C) were identified in one isolate each.