La phosphorylation/déphosphorylation des protéines est une modification clé dans les mécanismes qui contrôlent les évènements mitotiques.Classiquement, l’entrée en mitose requiert l’activation de Cdk1. Pour se faire, les phosphorylations inhibitrices sur Cdk1 par Myt1 et Wee1 doivent être éliminées par Cdc25. Le complexe Cdk1-Cycline B (MPF) est ainsi actif, les kinases inhibitrices inactivées.Dernièrement, une nouvelle protéine kinase clé pour l’entrée en mitose a été mise en évidence : Greatwall (Gwl). Les récents résultats publiés par notre équipe montrent que Gwl permet l’entrée et le maintien en mitose en inhibant l’activité de la phosphatase PP2A, la phosphatase responsable de la déphosphorylation des substrats de la protéine kinase Cdk1-Cycline B, via son substrat Arpp19. Gwl phosphoryle Arpp19 sur la sérine 71 lui conférant ainsi la capacité d’inhiber l’activité de la phosphatase PP2A.Une étude sur les modifications post traductionnelles d’Arpp19 a été initiée dans l’équipe et met en évidence plusieurs sites de phosphorylation : <br>• La sérine 71, site de phosphorylation par Gwl <br>• La sérine 28, dont la phosphorylation est attribuée à Cdk1 (vérifié in vitro) <br>• La sérine 113, site de phosphorylation par pKA <br>Ce projet de thèse s’inscrit dans la suite logique du travail déjà effectué dans l’équipe et a pour objectif de caractériser les modifications post traductionnelles d’Arpp19, leurs rôles dans la progression mitotique, leurs incidences sur la liaison et l’inhibition de la cible d’Arpp19, PP2A.Cette partie du projet repose sur la synthèse de mutants d’Arpp19Xe, mutants phosphomimétiques d’une part (sérine transformée en acide aspartique par mutagenèse dirigée) ou mutants dont la phosphorylation est impossible (sérine en alanine). Ces mutants nous ont permis de travailler sur l’impact de ces différentes phosphorylations dans l’extrait d’œufs de Xénope.Ce projet s’attache également à mettre en lumière l’ensemble de la voie de signalisation aboutissant aux différentes modifications post traductionnelles d’Arpp19, leurs chronologies au cours du cycle et ainsi identifier les protéines effectrices de ces phosphorylations sur Arpp19 qui sont autant de leviers potentiels sur lesquels les thérapies anti-tumorales pourraient s’appuyer. / Proteins phosphorylation and dephosphorylation are key post translational modifications controlling mitotic events.Traditionally, mitotic entry requires Cdk1 activation. To allow this to occur, inhibitory phosphorylations on Cdk1 by Myt1 and Wee1 kinases must be removed by phosphatase Cdc25. Thus, the Cdk1-Cyclin B complex, also called MPF (Mitotic Promoting Factor), is active and inhibitory kinases inactivated.Along this canonic scheme, another key kinase has been shown to play a critical role: the Greatwall (Gwl) kinase also called MAST-L for MAST like. Results published by our team show that in Xenopus laevis, Gwl allows entry and maintains mitosis by inhibiting the activity of the phosphatase responsible for dephosphorylation of Cdk1/Cycline B substrates: PP2A. This activity is driven by Gwl target: Arpp19. Gwl phosphorylates Arpp19 on its 71st residue turning it into a potent inhibitor of PP2A.A study of Arpp19 post translational modifications of Arpp19 has been initiated in the team which will allow the further study of several phosphosites: <br>• Serine 71, Gwl phosphosite, the best documented site. <br>• Serine 28, shown in vitro to be a Cdk1-CycB phosphosite. <br>• Serine 113, assigned to PKA. <br>This thesis project joins logically after the work already made in the team and has for objective to characterize the post translational modifications of Arpp19, their roles in mitotic progress, their incidences on binding and inhibition of Arpp19’s target, PP2A.This part of the project relies on mutants' synthesis of Arpp19Xe, phosphomimetics’ mutants on one hand (serine transformed into aspartic acid by mutagenesis) or mutants unable to be phosphorylated (serine into alanine). These mutants allowed us to work on the impact of these various phosphorylations in Xenopus eggs extracts.This project also attempts to highlight the whole signalization pathway ending in the various post translational modifications of Arpp19, their timelines during the cycle and thus to identify effector proteins of these phosphorylations on Arpp19 which are as much as potential levers on which can serve as targets for cancer therapy.

L’objectif de cette thèse a été de comprendre deux caractéristiques majeures des divisions méiotiques chez la femelle: le blocage en prophase de 1ère division méiotique qui permet à l’ovocyte d’accumuler des réserves énergétiques et des déterminants nécessaires au développement embryonnaire ; et l’absence de phase-S entre les deux divisions méiotiques ce qui permet de former des cellules haploïdes aptes à la fécondation. Pour cela, j’ai choisi comme modèle d’étude l’ovocyte de Xénope qui permet de suivre ces processus in vitro en réponse à la progestérone. L’ovocyte subit les deux divisions méiotiques grâce à l’activation du facteur universel de la division cellulaire, le MPF, et se bloque en métaphase de 2ème division méiotique dans l’attente d’être fécondé. Chez tous les vertébrés, le 1er arrêt en prophase dépend de l’activité de la protéine kinase dépendante de l’AMPc, PKA, dont l’inactivation est nécessaire pour la reprise de la méiose. Le substrat de PKA dans l’ovocyte était resté inconnu. Nous avons découvert que la protéine Arpp19, jusqu’alors connue pour son rôle positif dans l’activation du MPF, est phosphorylée par PKA de cette phosphorylation bloque l’activation du MPF nécessaire pour la levée du blocage en prophase. ARPP19 possède donc un double rôle, le 1er exercé comme substrat de PKA et responsable de l’arrêt en prophase, le second dans l’activation du MPF suite à un changement dans sa phosphorylation. Dans un second temps, nous avons étudié la protéine Cdc6, un acteur majeur de la réplication de l’ADN. Absente en prophase, Cdc6 s’accumule entre les deux divisions méiotiques ce qui permet à l’ovocyte d’acquérir la compétence à répliquer l’ADN. Cette compétence ne s’exprime pas ce qui permet de réduire de moitié la ploïdie. Nous avons montré que Cdc6 est un inhibiteur puissant du MPF capable de bloquer les divisions méiotiques et d’induire la réplication de l’ADN. Pour éviter ces effets délétères l’accumulation de Cdc6 est strictement régulée lors des deux divisions méiotiques, ce qui est absolument requis pour assurer l’enchainement des deux divisions cellulaires sans phase-S intercalaire. / The goal of my PhD project was to understand two main features of the female meiotic division: the arrest in prophase of the 1st meiotic division that allows the accumulation of nutrients and determinants necessary for the embryonic cell cycles; and the absence of S-phase between the two meiotic divisions in order to produce haploid gametes. For this purpose, I studied Xenopus oocytes, a powerful model system that allows the biochemical analysis of these two processes in vitro. In ovary, oocytes are arrested in prophase I and resume meiosis in response to progesterone. The oocytes then proceed through the 1st and the 2nd meiotic divisions and halt at metaphase II, awaiting for fertilization. These two consecutive divisions are controlled by two waves of Cdk1 activation, the universal factor responsible for the entry into mitosis. I analysed the mechanisms responsible for arresting the oocyte in prophase I. In all vertebrates, this arrest depends on a high activity of the cAMP-dependent protein kinase, PKA, whose downregulation is required for the release of the prophase block. The substrate of PKA had never been identified up to date. I discovered that the small protein Arpp19, already known for positively regulating entry into M-phase, is phosphorylated by PKA in prophase I and is dephosphorylated upon progesterone addition, an event required for Cdk1 activation. Hence, Arpp19 has a dual function, responsible of the prophase arrest as a PKA substrate, and then converted into an activator of Cdk1 by changes of its phosphorylation pattern. The second part of my thesis has been dedicated to understanding the role and the regulation of the Cdc6 protein during meiotic divisions. This protein is essential for DNA replication in somatic cells. It is accumulated between the two oocyte meiotic divisions and restores the competence to replicate DNA in oocyte. However, this competence is repressed before fertilization, allowing formation of haploid cells. I found that the accumulation of Cdc6 is tightly controlled during meiotic maturation by the Cyclin B accumulation and the Mos/MAPK pathway. I further demonstrated that Cdc6 is a strong inhibitor of Cdk1 in Xenopus oocytes and that the timely accumulation of Cdc6 is required to coordinate the two meiotic divisions with no intercaling S-phase.