Chez la majorité des espèces, les mitochondries et leur ADN sont hérités de manière uniparentale maternelle. Au moment de la fécondation, le spermatozoïde entre dans l'ovocyte avec ses mitochondries et leur ADN menant à se demander pourquoi et comment les mitochondries paternelles ne sont plus détectées chez le nouvel individu. Chez le ver C. elegans, les mitochondries d’origine spermatique sont activement dégradées par autophagie dans l’embryon une cellule. Les marqueurs de l’autophagie chez le ver, les protéines LGG-1 et LGG-2, sont observés autour des organites d’origine spermatique après la fécondation et l’interférence avec l’autophagie bloque l’élimination de ces organites. Néanmoins, il n’est toujours pas clair comment ce ciblage s’effectue ni le rôle des différentes protéines de l’autophagies impliquées dans le processus. La première partie des résultats montre que LGG-2 permet le transport des autophagosomes et de leur contenu vers la zone pericentrosomale afin de faciliter leur fusion avec les lysosomes qui se concentrent dans cette zone. En parallèle, j’ai testé plusieurs hypothèses afin d’identifier les mécanismes de ciblage des mitochondries d’origine spermatique. J’ai montré que l’ubiquitine joue un rôle dans le recrutement de la protéine LGG-1 autour des organites spermatiques. J’ai également décrit plusieurs propriétés des mitochondries spermatiques et ovocytaires qui semblent jouer un rôle dans le recrutement de la machinerie de l’autophagie. Ainsi, la dégradation des mitochondries d’origine spermatique représente une forme originale et physiologique de mitophagie. / In most animal species, mitochondria and their DNA are maternally inherited. Upon fertilization, the spermatozoid and its mitochondria enter into the oocyte leading to the questions why and how are those mitochondria not detected in the new born. The sperm derived mitochondria are selectively degraded by autophagy in C. elegans. The autophagy proteins, LGG-1 and LGG-2, are recruited around sperm-derived organelles upon fertilization in the early embryo of C. elegans and the interference with the autophagy blocks the degradation of those organelles. The mechanism permitting this specific targeting of the paternal mitochondria and the role of the different autophagy proteins are still unclear. First, we showed that LGG-2 plays an important role in the clearance of sperm-derived organelles by targeting them to the pericentrosomal area to facilitate their fusion with lysosomes. In parallel, I tested several hypotheses to identify the mechanism permitting the specific targeting of sperm-derived mitochondria. I showed that the ubiquitin plays a role in the recruitment of LGG-1 around sperm-derived organelles and described several properties of the sperm and oocyte-derived mitochondria that are likely to play an important role for the recruitment of the autophagy machinery. This led us to conclude that sperm derived mitochondria degradation represent an original physiologic mitophagy.

L’adénovirus (AdV) est un virus non enveloppé à ADN double brin qui entre dans la cellule par endocytose. Dans l’endosome un désassemblage partiel de la capside permet la libération d’une protéine interne de la capside, la protéine VI (PVI). Cette protéine code une hélice amphipathique qui va permettre la rupture de l’endosome. Des travaux antérieurs du laboratoire ont montré que le transport des particules virales vers le noyau nécessite la présence du motif conservé PPxY dans la PVI qui permet le recrutement d’ubiquitines ligases de la famille des Nedd4 (telles que Nedd4.1 et Nedd4.2). Il a précédemment été montré que la rupture des membranes induite lors d’infections bactériennes activait l’autophagie afin d’éliminer le pathogène intracellulaire via une dégradation lysosomale. Nos résultats démontrent que l’AdV induit également l’autophagie lors de son entrée dans la cellule. L’utilisation de différents AdV mutants nous a permis de démontrer que la rupture de l’endosome était responsable de l’induction de l’autophagie. De plus nos résultats montrent que le virus sauvage est capable d’éviter sa dégradation en contrôlant l’autophagie grâce au recrutement de la ligase Nedd4.2 via le motif PPxY de la PVI. Au contraire, un virus mutant dépourvu du motif PPxY et donc incapable de recruter la Nedd4.2 est séquestré dans les vésicules autophagiques puis dégradé par la fusion de ces vésicules avec les lysosomes. Ainsi le motif PPxY constitue un déterminant moléculaire permettant au virus de contourner les défenses cellulaires antivirales. / Adenoviruses (AdV) are linear ds-DNA containing, non-enveloped viruses that enter cells by receptor-mediated endocytosis. Once in the endosome it occurs a partial disassembly of the capsid allowing the releases of the membrane lytic capsid protein VI, which encodes an N-terminal amphipathic helix responsible for the endosome rupture. Our previous work showed that transport to the nucleus requires a conserved PPxY motif in PVI, which recruits ubiquitin ligases of the Nedd4 family (e.g. Nedd4.1 and 4.2). Previous work has shown that membrane damage induced by invasive bacteria elicits selective cellular autophagy to eliminate the pathogen via lysosomal degradation. In our current work we show that Adv also induce autophagy upon entry. Using a set of mutant AdV’s attenuated at each step of the membrane penetration process we show that indeed the membrane damage induced by the virus is causative for autophagy induction. Moreover the data show that wildtype AdV limit the level of autophagy induction and evade autophagic degradation by using a Nedd4.2 dependent process. In contrast, mutant viruses mutated for its PPxY and that fail to recruit Nedd4.2 are subject to autophagic degradation. Our data suggest that the presence of the PPxY motif in the virus subverts the autophagic process and thus identify the PPxY motif as an integral part of the virus to undermine cellular antiviral mechanism.

L'autophagie est un processus d'auto-dégradation conservé chez la plupart des eucaryotes. Généralement induit par un stress nutritif, il requiert la formation d'un compartiment à double membrane appelé l’autophagosome qui séquestre et transporte des composants intracellulaires dégradés et recyclés dans le lysosome. La protéine ATG8, qui occupe une position centrale dans ce processus, est recrutée aux membranes de l’autophagosome par un système de conjugaison très régulé. Toxoplasma gondii est un protozoaire parasite appartenant au phylum des Apicomplexes, qui contient une machinerie d'autophagie réduite. Suite à un stress nutritif, ce parasite intracellulaire obligatoire est néanmoins capable de générer des autophagosomes décorés par TgATG8. De façon surprenante, en condition normale de croissance intracellulaire, cette protéine se localise principalement à l’apicoplaste, un plaste non photosynthétique acquis par endosymbiose secondaire qui contient des voies métaboliques essentielles à la survie du parasite. Le but de ma thèse a été d’élucider les fonctions canoniques et non canoniques d‘ATG8 chez Toxoplasma. La première partie de cette étude porte sur la caractérisation fonctionnelle et spatio-temporelle de l'association de TgATG8 avec l’apicoplaste. Nous avons montré que TgATG8 est recrutée aux extrémités de l’apicoplaste en élongation, ce qui permet le maintien de l’organelle à travers les générations en le connectant aux centrosomes pour une répartition dans les deux cellules filles. La deuxième partie de ce travail vise à isoler et identifier par spectrométrie de masse des partenaires putatifs de TgATG8 qui seraient impliqués dans l’autophagie ou dans le rôle non-canonique à l’apicoplaste. Nous avons analysé la localisation subcellulaire de neuf candidats et des caractérisations fonctionnelles ont été entreprises pour trois protéines. Bien que nous n’ayons pas pu confirmer leurs interactions avec TgATG8, cela a permis l'identification de nouvelles protéines parasitaires: une phospholipase à l’apicoplaste essentielle à la survie du parasite, un régulateur potentiel du cycle cellulaire et un composant du cytosquelette du parasite. / Autophagy is a self-degradative process evolutionary conserved among eukaryotes. Typically induced by starvation, it involves the formation of a double membrane compartment called the autophagosome to sequester and deliver intracellular components for lysosomal degradation and recycling. The protein ATG8 occupies a central position in this process and is recruited to autophagosomal membranes by a highly regulated conjugation system. Toxoplasma gondii is a parasitic protist belonging to the Apicomplexa phylum, which possesses a reduced autophagy machinery. This obligate intracellular parasite is nevertheless able to generate TgATG8-decorated autophagosomes upon nutrient stress. Surprisingly, during normal intracellular parasite growth, TgATG8 mainly localizes to the apicoplast, a non-photosynthetic plastid acquired by secondary endosymbiosis which hosts essential metabolic pathways. My thesis aimed to elucidate the canonical and non-canonical roles of ATG8 in Toxoplasma. The first part of this study is the functional and spatio-temporal characterization of TgATG8 association with the apicoplast. We showed TgATG8 is recruited to both ends of the elongating plastid during parasite division, and allows the maintenance of the organelle across generations by permitting its centrosome-driven distribution into the two daughter cells. The second part of this work is the isolation and mass spectrometry-based identification of putative TgATG8-interacting proteins that would be involved in autophagy-related or non-canonical functions. We analyzed the subcellular localization of nine candidates and functional studies were conducted for three proteins. Although we were unable to confirm their interactions with TgATG8, this approach allowed the identification of novel and important parasite proteins: an essential apicoplast phospholipase, a potential regulator of the cell cycle, and a component of the parasite cytoskeleton.

Les plantes sont des organismes statiques et tributaires des ressources minérales présentes dans leur rhizosphère. La remobilisation des nutriments est un processus qui permet une économie nutritionnelle et un recyclage de macro- et micro - nutriments qui sont le plus souvent limitants. Le rôle du démantèlement des chloroplastes au cours de ce processus est très important pour le recyclage de l’azote, puisque ceux-ci contiennent la majeure partie des protéines foliaires. Bien que les protéines chloroplastiques soient une source essentielle pour le recyclage de l’azote foliaire, leur mécanisme de dégradation est mal connu. L’autophagie, a été proposée comme mécanisme participant au recyclage des nutriments, notamment en situation de carence ou de limitation en azote. L’autophagie, processus cellulaire de dégradation, représente un mécanisme de survie et d’adaptation, par le recyclage et l’élimination des protéines et organelles altérés.La détermination des flux d’azote, entre la rosette et les graines par l’utilisation du marquage à l’isotope stable 15N chez des mutants d’autophagie, nous a permis de montrer que l’autophagie est nécessaire à la remobilisation de l’azote. L’analyse fonctionnelle des mutants d’autophagie a permis de mettre en évidence de profondes perturbations métaboliques résultant dans l’élévation du rapport C/N. Les modifications métaboliques observées montre que les mutants d’autophagie ne présentent pas les signatures métaboliques habituellement retrouvées chez les plantes adaptées à la limitation en azote minéral, qu’ils accumulent au contraire les composés azotés et sont pauvres en ressources carbonées. Les investigations ont également révélé que l’autophagie est sélective envers certaines protéines. L’activité autophagique a été évaluée en fonction de différents niveaux d’expression d’AtTOR et à la suite de l’inhibition de son activité kinase. Ces résultats ont montré qu’AtTOR, senseur du statut nutritionnel, est un régulateur négatif de l’autophagie. L’autophagie est une étape clef du recyclage nutritionnel en réponse à une situation de stress telle que la limitation en azote. / Plants are static organisms dependent on minerals resources available in the rhizosphere. Nutrient recycling is a process allowing a nutritional economy and recycling of macro- and micro- nutrients, which are often limiting. The role of chloroplast dismantling during this process is very important for nitrogen recycling because chloroplasts contain the major part of foliar proteins. Albeit chloroplastic proteins are an essential source for foliar nitrogen recycling, their degradation process is not well understood. Autophagy has been proposed to participate in nutrients recycling, notably in nitrogen starvation or limitation. Autophagy, a cellular degradation process, represents a survival and an adaptation mechanism by recycling and eliminating defectives proteins and organelles.Based on nitrogen fluxes determination between the rosette and the seeds by using 15N labeling in autophagy (atg) mutants, the study has shown that autophagy is necessary for nitrogen remobilization. The functional analysis of atg mutants revealed deep metabolic perturbations resulting in elevated C/N ratio, marker of plant physiology status. The observed metabolic modifications are not the hallmarks of an adaptation to nitrogen limitation. Autophagy mutants indeed accumulate nitrogen compounds and present low carbohydrate contents. The investigations also revealed that autophagy is selective towards some proteins. Autophagic ativity has been evaluated function of different AtTOR expression levels and following AtTOR activity inhibition. Results have shown that AtTOR, a sensor of the nutritional status, is a negative regulator of autophagy. Autophagy is a key step for nitrogen recycling in response to stress situation like nitrogen limitation.

Le rotavirus est le principal agent étiologique des gastro-entérites infantiles. Après l'assemblage dans le réticulum endoplasmique (RE), les virions sont relargués au niveau du pôle apical des entérocytes selon une voie de trafic atypique ne passant pas par l'appareil de Golgi. Ce travail a pour but d'étudier les mécanismes de sortie du RE et le trafic atypique du rotavirus. Des acteurs de la machinerie réticulaire de repliement et de contrôle qualité des protéines ont été retrouvés associés aux intermédiaires d'assemblage du rotavirus. En corrélation avec cela, l'infection provoque un stress du RE et active une réponse cellulaire spécifique, l'Unfolded Protein Response (UPR). Le rotavirus module de manière différentielle les trois voies de signalisation de l'UPR et seules les voies IRE1 et PERK sont requises pour la morphogénèse virale. L'autophagie, en dehors de son rôle dans la dégradation du matériel cellulaire, a été récemment impliquée dans des voies de sécrétion non conventionnelles. Dans les cellules épithéliales intestinales Caco-2, la différenciation cellulaire se manifeste par l'augmentation de l'expression des marqueurs autophagiques et la diminution du flux autophagique. Quelque soit l'état de différenciation des cellules, l'infection à rotavirus bloque à la fois la formation et la maturation des autophagosomes. Uniquement dans les cellules Caco-2 non différenciées, l'infection induit une lipidation de LC3 qui n'est pas associée à l'autophagie, mais qui corrèle avec un clivage de la protéine ATG3 impliquée dans le processus de lipidation. Ni l'autophagie, ni la lipidation de LC3 ne sont requises pour la morphogénèse du rotavirus dans les cellules Caco-2. / Rotavirus is the major causative agent of severe gastroenteritis in young children worldwide. After assembly steps in the Endoplasmic Reticulum (ER), virions are released without any cellular lysis at the apical side of enterocytes, following an atypical trafficking pathway that bypasses the Golgi apparatus. This work is aimed at understanding the mechanisms of ER exit of rotavirus particles as well as their unconventional trafficking. Components of the protein folding and quality control machinery in the ER were found associated with viral assembly complexes. Consistent with this observation, viral infection induced ER stress, which activates a specific cellular response named the Unfold Protein Response (UPR). Rotavirus infection modulated differently the three UPR signaling pathways and only the IRE1 and PERK pathways were required for viral morphogenesis. Autophagy, besides being a degradative process, has recently been shown to be potentially involved in unconventional secretion pathways. We showed that the differentiation process of human intestinal epithelial Caco-2 cells into enterocyte-like phenotype was marked by the increase in expression of autophagic markers and the reduction of autophagic flux. Rotavirus infection blocked both the initiation and late steps of autophagy, in both undifferentiated and differentiated Caco-2 cells. Surprisingly, only in undifferentiated Caco-2 cells, rotavirus infection induced a lipidation of LC3 that was not associated with autophagy but correlated with a cleavage of ATG3, a protein directly involved in the lipidation process. Neither autophagy nor the lipidation of LC3 were required for rotavirus morphogenesis in Caco-2 cells.

Malgré les récentes avancées réalisées dans le traitement du cancer du côlon, la résistance des tumeurs est une cause fréquente de l'échec des chimiothérapies. Cette thèse a pour objectif d'identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans la résistance à l'Irinotécan, un agent couramment utilisé dans le traitement des cancers colorectaux. Nous avons montré l'implication de la MAPK p38 dans la résistance à l'Irinotécan et en particulier avons démontré que les isoformes α et β étaient impliquées dans cette résistance. De plus, nous avons corrélé la faible phosphorylation de p38 dans des tumeurs coliques primaires de patient sensibles au traitement à l'Irinotécan par rapport aux patients non répondeurs. Dans la suite du projet nous avons étudié le rôle de p38 dans les processus autophagiques et leur impact dans la réponse à l'Irinotécan. Nous avons démontré que p38 induisait une autophagie qui mène à la survie des cellules cancéreuses déficientes pour p53, et que l'inhibition de l'autophagie sensibilisait ces cellules au traitement au SN38, métabolite actif de l'Irinotécan. Enfin de manière préliminaire, nous avons étudié le rôle de p38 dans l'augmentation du métabolisme lipidique dans des cellules déficiente pour p53. Ces travaux ouvrent de nouvelles voies de recherche pour l'identification des mécanismes impliqués dans la résistance aux traitements anticancéreux et pour le développement d'approches pharmacologiques pour contourner la résistance. / Despite the recent advances achieved in the treatment of colon cancer, tumor resistance is a frequent cause of chemotherapy failure. This work was aimed to determine the molecular mechanisms involved in the resistance to Irinotecan, an anticancer agent widely used in colorectal cancer treatment. We have demonstrated that the α and β forms of p38 MAPK were involved in this resistance. Moreover, we have correlated less phospho-p38 in colon cancer primary tumor of patients sensitive to Irinotecan-based treatment, compared to non responder patients. During the project, we aimed to determine the role of p38 MAPK in the processes of autophagy in colorectal cancer cells, and their impact in Irinotecan cytotoxicity. We have shown that p38 induced survival autophagy in p53 deficient cells. Then, we have shown that autophagy inhibition increased the SN38 cytotoxicity (active metabolite of Irinotecan) in p53 deficient cell lines. Finally, we have studied the role of p38 MAPK in lipid metabolism in p53 deficient cells. All these findings highlight new ways of research to identify the molecular mechanisms involved in chemoresistance as well as new pharmacological approaches to overcome the resistance.

Une des caractéristiques des cellules tumorales est leur habileté à échapper à la mort cellulaire. Pour y parvenir, elles ont développé une stratégie consistant à éliminer sélectivement les mitochondries endommagées par un processus de mitophagie. L’acteur principal de la mitophagie est l’ubiquitine ligase Parkin ; mais elle est mutée ou absente dans la majorité des cancers. Nous avons découvert qu’une autre ligase, ARIH1, appartenant à la même famille des RBR ligases que Parkin, est capable d’induire la mitophagie en réponse à un stress. Contrairement à Parkin, ARIH1 est surexprimée dans de nombreux cancers, notamment dans les cancers du poumon permettant ainsi une augmentation de la mitophagie conférant ainsi à ces cellules une résistance au stress induit par des agents chimiothérapeutiques. La mort cellulaire la mieux caractérisée est l’apoptose qui est directement liée à l’activation de caspases. Il a pourtant été établi qu’une inhibition des caspases ne permet pas d’empêcher la mort cellulaire car il existe la « mort cellulaire indépendante des caspases » ou CICD. Cependant, sa définition moléculaire précise reste toujours inconnue. Ainsi dans ce but, un criblage siRNA pan génomique a révélé l’importance de la voie ubiquitine/protéasome. Nous avons pu identifier en particulier une enzyme E3 ligase comme étant protectrice de la CICD. Cette enzyme est surexprimée dans de nombreux cancers et pourrait permettre aux cellules cancéreuses de résister à la CICD et favoriser la progression tumorale. En résumé, ce travail a permis de souligner l’importance des ubiquitines ligases dans les mécanismes d’échappement à la mort cellulaire mis en place par les cellules cancéreuses. / One of the hallmarks of tumor cells is their ability to escape cell death.To achieve this, they have developed a strategy of selectively removing damaged mitochondria by a process of mitophagy. The main actor of mitophagy is the ubiquitin ligase Parkin; but it is mutated or absent in the majority of cancers. We have discovered that another ligase, ARIH1, belonging to the same family of RBR ligases as Parkin, is capable of inducing mitophagy in response to stress. In contrast to Parkin, ARIH1 is overexpressed in many cancers, especially in lung cancer, allowing an increase in mitophagy conferring resistance to stress induced by chemotherapeutic agents. The most characterized cell death pathway is apoptosis, which is directly related to caspases activation. However, it has been established, that caspase inhibition does not prevent cell death because there is another type of cell death called "caspase-independent cell death" or CICD. However, its precise molecular definition is still unknown. Thus for this purpose, pan-genomic siRNA screening was performed and revealed the importance of the ubiquitin / proteasome pathway. In particular, we have been able to identify an enzyme E3 ligase as being protective towards CICD. This enzyme is overexpressed in many cancers and could allow cancer cells to resist CICD and promote tumor progression. In summary, this work has highlighted the importance of ubiquitin ligases in the escape mechanisms to cell death implemented by cancer cells.

L’agent pathogène Phytophthora parasitica est un oomycète qui a des effets dévastateurs sur l’agriculture et les écosystèmes naturels. En tant qu'organisme hémi-biotrophe, il infecte les racines des plantes en établissant d'abord un contact intime avec les cellules hôtes (biotrophie) avant de les tuer (nécrotrophie) et de terminer son cycle d'infection. Pour contrôler ces processus, les oomycètes sécrètent des protéines effectrices, qui sont internalisées dans les cellules végétales par un motif de translocation (appelé RxLR-EER) pour manipuler la physiologie et les réponses immunitaires de l'hôte. Les études des échanges moléculaires entre Phytophthora parasitica et la plante qui ont été menées par le laboratoire d'accueil ont permis d'identifier un effecteur RxLR, dénommé Avh195. La séquence en acides aminés de l'effecteur est caractérisée par la présence de cinq motifs AIM (« ATG8 Interacting Motive ») qui indiquent une interaction potentielle avec la protéine centrale de l’autophagie, ATG8. Avh195 co-localise avec la fraction membranaire de l'ATG8, et un système double-hybride en levure permettant la détermination d’interactions entre protéines membranaires, a confirmé une interaction non sélective entre Avh195 et plusieurs isoformes d'ATG8. La caractérisation de la perturbation de l'autophagie dépendante de Avh195 a été réalisée dans l'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii après génération de lignées transgéniques surexprimant l'effecteur. Les analyses par cytométrie de flux ont révélé que Avh195 ne modifie pas la physiologie et la « fitness » de l'algue dans des conditions de croissance normales et pendant l'autophagie induite par la rapamycine. La microscopie électronique à transmission a révélé que l'effecteur provoque dans les cellules de l’algue un retard dans le flux autophagique, se traduisant par une réduction de la coalescence et de la clairance des vacuoles et une forte accumulation d'amidon dans les chloroplastes. Cependant, ce phénotype est transitoire et seulement légèrement lié aux modifications de la régulation transcriptionnelle de la machinerie autophagique. L'analyse de la fonction effectrice chez les plantes a montré que Avh195 retarde le développement de la mort cellulaire hypersensible, déclenchée par un éliciteur d’oomycète. Cette activité dépend de trois AIM sur cinq, ce qui renforce encore l’importance de l’interaction Avh195-ATG8 pour la fonction de l’effecteur. La surexpression stable d'Avh195 chez A. thaliana a permis de déterminer que l'effecteur n'altère pas les réponses immunitaires des plantes, mais favorise globalement le développement de l'agent pathogène, accélérant le passage de la biotrophie à la nécrotrophie au cours de l'infection. À notre connaissance, le travail présenté dans cette thèse représente la première preuve qu'un effecteur d’oomycète possède une activité transitoire, ciblant de manière non sélective la protéine ATG8 dans différents organismes photosynthétiques pour ralentir le flux autophagique, favorisant ainsi le mode de vie hémi-biotrophe d'un agent pathogène. / The plant pathogen Phytophthora parasitica is an oomycete with devastating impact on both agriculture and natural ecosystems. As a hemi-biotrophic organism it infects the roots of plants first establishing an intimate contact with host cells (biotrophy) before killing them (necrotrophy) and completing its infection cycle. To control these processes, oomycetes secrete effector proteins, which are internalized in plant cells by a translocation motif (called RxLR-EER) to manipulate the physiology and the immune responses of the host. Studies of the molecular exchanges between Phytophthora parasitica and the plant that were conducted by the hosting laboratory led to the identification of an RxLR effector, designed to as Avh195. The amino acid sequence of the effector is characterized by the presence of five AIMs (ATG8 interacting motifs), that indicate a potential interaction with the autophagic core protein, ATG8. Avh195 colocalizes with the membrane-bound fraction of ATG8, and a yeast two-hybrid system, which allows to determine interactions between membrane proteins, confirmed a non-selective interaction between Avh195 and several ATG8 isoforms. The characterization of Avh195-dependent autophagy perturbation was carried out in the unicellular alga Chlamydomonas reinhardtii after generation of transgenic lines overexpressing the effector. Analyses by flow cytometry revealed that Avh195 does not modify the physiology and fitness of the alga, both under normal growth conditions and during rapamycin-induced autophagy. Transmission electron microscopy of cells revealed that the effector provokes a delay in the autophagic flux, manifested as a reduced coalescence and clearance of autophagic vacuoles and a strong accumulation of starch in chloroplasts. However, this phenotype was transient and only slightly related to modifications in the transcriptional regulation of the autophagic machinery. The analysis of effector function in planta showed that Avh195 delays the development of hypersensitive cell death, which is triggered by an oomycete elicitor. This cell death-delaying activity is dependent on three out of five AIMs, further consolidating the importance of the Avh195-ATG8 interaction for the function of the effector. The stable overexpression of Avh195 in A. thaliana allowed to determine that the effector does not impair plant defense responses, but overall promotes the development of the pathogen, accelerating the switch from biotrophy to necrotrophy during infection. To our knowledge, the work presented in this thesis represents the first evidence for an oomycete effector to possess a transitory activity, which targets in a non-selective manner the protein ATG8 in different organisms from the green lineage to slow down autophagic flux, thus promoting the hemibiotrophic life style of a pathogen.

L’Autophagie médiée par les protéines chaperonnes (ou CMA pour Chaperone-Mediated Autophagy) est une voie majeure du catabolisme lysosomal considérée aujourd’hui comme un acteur central de contrôle de nombreuses fonctions cellulaires, et dont les défauts sont associés à plusieurs pathologies humaines, dont des maladies neurodégénératives, des cancers et des troubles du système immunitaire. Selon l’idée actuellement admise, cette fonction cellulaire n’existerait que chez les mammifères ou les oiseaux, qui seraient les seuls à exprimer la protéine LAMP2A, une protéine nécessaire au fonctionnement de la CMA. Or, récemment, nous avons pu mettre en évidence l’existence de séquences exprimées présentant une forte homologie avec LAMP2A de mammifères chez plusieurs espèces de poissons, remettant ainsi en question ce point de vue et suggérant que la CMA soit apparue beaucoup plus tôt au cours de l'évolution qu'on ne l'avait initialement cru. Dans cette thèse, nous retraçons l’histoire évolutive du gène LAMP2 chez les vertébrés. Nous démontrons que ce gène est apparu après la seconde duplication complète du génome survenue chez l'ancêtre commun des vertébrés il y a environ 500 millions d'années. En outre, en adaptant une méthode récemment décrite pour mesurer l’activité de la CMA dans des cellules de mammifères à une lignée de fibroblastes de medaka (Oryzias latipes), nous apportons la preuve de l’existence de cette fonction cellulaire chez cette espèce de poisson. Enfin, afin de caractériser le rôle physiologique de cette fonction chez les poissons, nous avons procédé à l’invalidation par crispR-cas9 de lamp2a chez le medaka. Les poissons générés présentaient de sévères perturbations du métabolisme intermédiaire, comme précédemment décrit chez des souris dont LAMP2A a été invalidée dans le foie. Dans l’ensemble, ces résultats démontrent clairement, et pour la toute première fois, qu’il existe bien une activité CMA fonctionnelle chez les poissons, et apportent ainsi de nouvelles perspectives dans ce domaine de recherche, notamment en autorisant l'utilisation de modèles génétiques complémentaires, tels que le poisson zèbre ou le medaka, pour faire avancer nos connaissances sur les mécanismes régissant cette fonction cellulaire. / Chaperone-Mediated Autophagy (CMA) is a major pathway of lysosomal proteolysis recognized as a key player in the control of numerous cellular functions, and whose defects have been associated to several human pathologies, including neurodegenerative diseases, cancers and immune disorders. To date, this cellular function was presumed to be restricted to mammals and birds, due to the absence of an identifiable lysosome-associated membrane protein 2A (LAMP2A), a limiting and essential protein for CMA, in non-tetrapod species. However, we recently identified the existence of expressed sequences displaying high homology with the mammalian LAMP2A in several fish species, challenging that view and suggesting that CMA appeared much earlier during evolution than initially thought. In the present thesis, we first present new evidences about the evolutionary history of the gene LAMP2 in vertebrates. We demonstrate that LAMP2 appeared after the second whole genome duplication that occurred at the root of the vertebrate lineage approximately 500 million years ago. By using a fluorescent reporter previously used to track CMA in mammalian cells, we then revealed the existence of a CMA-like pathway in a fibroblast cell line of the fish medaka (Oryzias latipes). Finally, to address the physiological role of Lamp2a in fish, we generated, medaka knockout for the splice variant lamp2a, and found severe alterations in the intermediary metabolism, as previously demonstrated in mice deficient for CMA in liver. Altogether, our data provide the first evidence for a CMA-like pathway in fish and bring new perspectives on the use of complementary genetic models, such as zebrafish or medaka, for studying CMA in an evolutionary perspective.

L’autophagie est un processus vésiculaire des organismes eucaryotes permettant de véhiculer au sein d’autophagosomes des protéines dysfonctionnelles et/ou des organites défectueux qui sont apportés à la vacuole pour y être dégradés. Les acides aminés et les squelettes carbonés ainsi générés pourront ensuite être exportés vers le cytosol et recyclés. Ce travail de thèse a consisté à identifier les rôles que joue l’autophagie au cours du développement et de la germination de la graine d’Arabidopsis thaliana. Dans une première partie, les graines du mutant d’autophagie atg5 ont été caractérisées d’un point de vue morphologique et leur remplissage en molécules de réserve a été étudié. Il a notamment été montré que la graine mutante présente une maturation accélérée et accumule plus de protéines que la graine sauvage. Dans une seconde partie, l’expression de gènes ATG8 a été mise en évidence au cours du développement de l’embryon, dans le phloème de la silique et du funicule, dans les téguments externes et internes, ainsi que dans l’endosperme de la graine. L’activité autophagique a été visualisée par l’observation en microscopie de structures autophagiques dans l’embryon en développement. Enfin, dans une dernière partie, les rôles de l’autophagie au cours de la germination ont été étudiés via le suivi de la mobilisation des molécules de réserve chez le mutant atg5, comparativement à des graines sauvages. Il a ainsi été montré que la graine mutante présente un défaut de mobilisation des protéines. Les résultats obtenus montrent donc que l’autophagie jouerait différents rôles dans la graine, notamment dans sa maturation et son vieillissement, dans l’apport des nutriments depuis la plante mère jusqu’à l’embryon, et encore dans la constitution des réserves au cours du développement, puis leur mobilisation après la germination. / Autophagy is a vesicular process of eukaryotic organisms, which consists of the transport of dysfunctional proteins and/or defective organelles within auto phagosomes toward the vacuole in order to be degraded. The generated amino acids and carbon skeletons are transported to the cytosol and recycled. The aim of this thesis work was to identify the roles of autophagy during seed development and germination in Arabidopsis thaliana. In the first part, seeds of the atg5 autophagy mutant have been morphologically characterized in order to study the accumulation of storage molecules. We demonstrated that atg5 mutant seeds are affected by an accelerated maturation and accumulate more proteins than wild type seeds. In a second part, the expression of ATG8 genes has been exhibited during the embryo development, into the phloem of silique and funiculus, in the outer and the inner integument, and in the seed endosperm. Autophagic activity has been visualized by microscopy observation of autophagic structures in the developing embryo. Finally, in the last part, the roles of autophagy during germination have been studied by monitoring the mobilization of storage molecules in the atg5 mutant seeds and compared with the wild type. We thus established that mutant seeds are affected by a defect in protein mobilization. These results show that autophagy may play several roles in seeds, for instance in the ageing and maturation processes, in the transport of nutrients from the mother plant to the embryo, or in the constitution of storage compounds during seed development and their mobilization after germination.