Les lymphomes anaplasiques à grandes cellules (LAGC) sont des lymphomes non-hodgkiniens dits de type T ou nul, représentant la majorité des lymphomes T pédiatriques (20 à 30%). Dans plus de 80% des cas, une translocation chromosomique réciproque aboutissant à l'expression anormale de protéines chimères de type X-ALK qui arborent constitutivement et de manière anormale l'activité tyrosine-kinase ALK (Anaplastic Lymphoma Kinase) est le moteur de la tumorigenèse (LAGC dits "ALK+ "). L'une des particularités de ces lymphomes, mise en évidence par mon équipe, est le fait que B-Cell Lymphoma-2 (BCL-2) demeure indétectable dans les cas ALK+ contrairement aux cas ALK-. Ce point est d'autant plus surprenant que BCL-2, oncogène largement établi comme prototype de protéines anti-apoptotiques ainsi que régulateur clé de l'autophagie, est fortement surexprimé dans la majorité des lymphomes. A l'inverse, Human Antigen R (HuR) est surexprimée dans les LAGC (comme dans la plupart des cancers). Il a été démontré que cette protéine de liaison aux ARN participait au maintien du phénotype tumoral, et que sa localisation subcellulaire et ses fonctions dépendaient étroitement de son statut de phosphorylation, lequel est régulé par ALK dans les LAGC ALK+. Au niveau du cytoplasme, HuR permet de stabiliser et d'augmenter la traduction d'ARNm possédant, dans leur région 3'-UTR, des séquences riches en adénine et uridine (AU-rich elements, "ARE"). De manière plus générale, HuR a la capacité de dialoguer avec les microARNs (miARN), soit en empêchant leur action par compétition, soit à l'inverse en coopérant avec ces derniers et en promouvant ainsi leur fonction de régulateur négatif sur certains transcrits cibles communs. Le transcrit Bcl-2, dont l'expression est réprimée dans les LAGC ALK+, fait partie des cibles potentielles de HuR. Au cours de ma thèse, j'ai ainsi cherché à comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu dans la répression de l'expression de Bcl-2, en me focalisant sur le rôle de HuR et de miARN "partenaires" dans ce processus. Mes données semblent indiquer que ce mécanisme implique le recrutement par HuR du miR-34a sur l'ARNm Bcl-2, conduisant à la mise en silence de ce dernier. A l'inverse, quand l'activité tyrosine- kinase de ALK est inhibée, l'interaction entre HuR et le transcrit Bcl-2 diminue, ce qui limite le recrutement de miR-34a et conduit à une restauration de l'expression de cette oncogène majeur dans les cellules lymphomateuses. Dans le contexte des essais cliniques d'inhibiteurs ciblant l'activité tyrosine kinase de ALK tels que le Crizotinib, la question de cette ré-expression de BCL-2 éclaire d'une lumière nouvelle certains échecs thérapeutiques subis par cette molécule pourtant prometteuse. Je me suis donc également consacré, pendant ma thèse, à l'étude des conséquences de cette ré-expression de BCL-2 sur les LAGC ALK+ traités par le Crizotinib. Les résultats que j'ai obtenus in vitro et in vivo montrent que contrecarrer, par interférence à l'ARN, l'élévation du taux de BCL-2 consécutive au traitement par le Crizotinib, permet de potentialiser les effets de la drogue : cela se traduit en particulier par une potentialisation de la mort par apoptose induite par le traitement mais aussi, de manière fascinante, par une conversion de la réponse autophagique initialement cytoprotectrice et pro-tumorale en une autophagie incontrôlée et délétère, qui participe alors à l'effet thérapeutique accru de la drogue. De manière globale, ce travail permet d'envisager de nouvelles combinaisons et alternatives thérapeutiques pour les patients souffrants de LAGC ALK+, et illustre la complexité des régulations croisées entre processus apoptotiques et autophagiques. / Anaplastic large cell lymphoma (ALCL) are T/-null non-hodgkin lymphoma representing most of childhood T-cell lymphoma (up to 30%). More than 80% of cases bear reciprocal chromosomic translocation responsible for abnormal expression and constitutive activation of X-ALK type (Anaplastic Lymphoma Kinase) chimeric proteins (ALK+ ALCL). A striking characteristic of this lymphoma is that B-Cell Lymphoma-2 (BCL-2) remains undetectable in ALK+ cases compared to ALK- cases. This is all the more surprising as the BCL-2 oncogene, which is firmly established as a prototypic anti-apoptotic factor as well as a key autophagy regulator, has been shown to be overexpressed in a majority of lymphomas. On the other hand, the RNA-binding protein HuR (Human Antigen R) is overexpressed in ALCL (as in most cancers). It has been demonstrated that this protein was involved in the sustainability of the tumoral phenotype, and that its subcellular localization and functions were closely related to its phosphorylation status, which in turn heavily depends on ALK activity in ALK+ ALCL. In the cytoplasm, HuR has the ability to bind adenine and uridine-rich elements (ARE) located on the 3'-UTR of target mRNAs, and both protect them from degradation and increase their translation. From a general point of view, HuR is able to establish an interplay with microRNAs (miRNAs), either blocking them through competition, or actually cooperating with them and thus promote their function of negative regulators of gene expression on common target transcripts. The BCL-2 transcript, which expression seems to be silenced in ALK-expressing ALCL, has been described as a potential target of HuR. During my PhD work, I dedicated myself to understand the molecular mechanism at work in the silencing of BCL-2 expression with a focus on HuR and collaborating miRNA. The data I obtained point at a cooperation between HuR and miR-34a leading to the silencing of the BCL-2 transcript. However, when the ALK tyrosine kinase activity is inhibited, it appears the interaction between the BCL-2 mRNA diminishes, which limitates the miR-34a 's access to this transcript and ultimately results in a re-expression of the BCL-2 oncogene in these lymphoma cells. In the current context of clinical trials for ALK-targeting inhibitors, such as the Crizotinib, this BCL-2 re-expression observed upon ALK inhibition shed light on potential reasons behind some therapeutic failures that have recently been reported. Indeed, during my PhD work, I also studied the consequences of the BCL-2 re-expression observed in Crizotinib-treated cells. The data I obtained in vitro and in vivo show that, by blocking this re-expression using RNA interference, the Crizotinib anti-tumoral efficiency can be greatly potentiated. This potentiation took the form of an increase of apoptotic cell death induction and, interestingly, also affected the autophagic response triggered by the drug, making it switch from a cytoprotective- type, protumoral autophagic flux to an enhanced, deletary-type and tumor suppressive flux, adding to the therapeutic effect of the drug. This work in general provides insights for new therapeutic combinations that could potentially benefit to ALK+ ALCL patients, and illustrates the complex cross-regulations between apoptotic and autophagic pathway.

Le lupus érythémateux disséminé est une maladie autoimmune systémique déclenchée par une combinaison de facteurs génétiques, hormonaux et environnementaux. Il se caractérise notamment par la présence d’autoanticorps dirigés principalement contre des éléments nucléaires. Les traitements proposés aux patients sont essentiellement palliatifs et non curatifs et engendrent de nombreux effets secondaires indésirables. Des nouvelles stratégies thérapeutiques plus spécifiques sont basées sur l’utilisation de peptides dérivés d’autoantigènes. Le peptide P140, découvert au laboratoire, est un candidat prometteur dans ce domaine. Il correspond à la séquence 131-151 de la protéine splicéosomale U1-70K et est chimiquement phosphorylé sur le résidu sérine 140. Son administration à des souris lupiques MRL/lpr diminue la sévérité des symptômes sans effet immunosuppresseur. Il est actuellement évalué chez l’homme dans un essai clinique de phase III. Le mécanisme d’action du peptide P140 commence à être bien connu chez la souris lupique. Récemment, mon équipe à montré que le peptide P140 affecte directement ou indirectement deux formes d’autophagie, la macroautophagie et l’autophagie médiée par les chaperonnes (CMA). De plus, il réduit l’expression des molécules du CMH-II ce qui conduirait à une baisse de la présentation antigénique et à une diminution de l’activation des LT autoréactifs. Finalement, une baisse de la production des autoanticorps, notamment des anticorps reconnaissant l’ADN double brin est observée suite à l’injection du peptide aux souris. L’objectif de mon projet de thèse a été de consolider ces résultats et également d’étudier le mode d’action du peptide chez l’homme puisque ceci n’avait pas encore été fait. Nous avons démontré que comme chez la souris, le peptide P140 réduit l’expression des molécules du CMH-II à la surface des LB de patients lupiques. De plus, nous avons montré que plus le score d’activité de la maladie est élevé, plus l’effet du peptide sur l’expression du CMH-II est important. En revanche, bien que nous ayons confirmé la dérégulation de la macroautophagie dans les LT CD8+ de patients, le peptide P140 ne semble pas affecter ce processus cellulaire. Nous étudions actuellement l’effet du peptide sur la CMA. Enfin, nous avons montré que chez la souris MRL/lpr et chez l’homme, le peptide P140 réduit le nombre de plasmablastes. Cette altération de la différenciation des LB conduit à une baisse de la production des IgM et des IgG, ce qui explique son effet bénéfique sur la maladie lupique. / Systemic lupus erythematosus (SLE) is a systemic autoimmune disease triggered by genetic, hormonal and environmental factors. It is mainly characterized by the presence of autoantibodies directed against nuclear elements. Most of current treatments proposed to patients are palliative and not curative and lead to numerous side effects. New therapeutical strategies are based on the use of peptides derivated from autoantigens. The P140 peptide discovered in our laboratory is a promising candidate. It corresponds to the 131-151 sequence of the U1-70K spliceosomal protein and is phosphorylated on ser140 residue. Its administration to MRL/lpr lupus-prone mice reduces symptom severity without immunosuppressive effect. It is currently evaluated in phase III of clinical trial. The mechanism of action of P140 peptide has been mostly elucidated in lupus mice. Recently, my team has shown that P140 peptide affects direclty or indireclty macroautophagy and chaperone-mediated autophagy (CMA), two major forms of autophagy. Furthermore, it reduces the expression of MHC class II molecules, which leads to the decrease of antigenic peptide presentation and activation of autoreactive T cells. Finally, a reduction of autoantibodies levels against double stranded DNA is shown after P140 injection in mice. The aim of my thesis project was to consolidate these data and to study the mode of action of P140 in humans since this was not done until now. We have shown that like in lupus-prone mice, P140 peptide reduces expression of MHC-II molecules on the surface of B cells from SLE patients. Furthermore, we have demonstrated that higher the disease activity score was, higher the effect of P140 peptide was. Unfortunately, although we confirmed the dysregulation of macroautophagy in CD8+ T cells from SLE patients, P140 peptide does not seem to affect this cellular process. We are currently studying the effect of the peptide on CMA. Finally, we have shown that in both MRL/lpr mice and humans, P140 peptide reduces the number of plasmabasts. This alteration of B cell differentiation lead to the decrease of IgM and IgG production, thus explaining the P140’ benefical effect on the course of lupus disease.

Les bactéries appartenant au complexe Burkholderia cepacia (Bcc) peuvent causer des infections pulmonaires dévastatrices chez les patients atteints de mucoviscidose. Les bactéries Bcc sont capables de survivre et se multiplier dans les macrophages in vitro. Des études cliniques ont confirmé que ces bactéries opportunistes se localisent au niveau des cellules phagocytaires et ne forment pas des biofilms dans les poumons des patients infectés comme on le croyait généralement. En utilisant le modèle d'infection zebrafish, nous avons établi précédemment que les macrophages constituent un site clé pour la réplication bactérienne et le développement de l'infection aiguë mortelle. Dans la présente étude, nous avons étudié le rôle des stades intracellulaires de B. cenocepacia en développant des nouvelles lignées transgéniques reportrices pour les études d’imagerie en temps réel, nous avons étudié le rôle de l'autophagie in vivo et analysé le profil « transcriptomique » des macrophages lors de l'infection par B. cenocepacia chez le poisson zèbre.En accord avec les études in vitro, nous avons constaté que la protéine « Microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 » (Lc3), protéine clé dans l’autophagie, a été recrutée au niveau des vacuoles contenant B.cenocepacia K56-2. Nous avons observé en temps réel que les bactéries étaient capables de se répliquer dans ces organelles. Cependant la modulation de l'autophagie par voie génétique et pharmacologique n'a pas changé de manière significative le profil de réplication de B.cenocepacia K56-2 lors de l'infection. En dépit de la charge bactérienne inchangée, une baisse de l’autophagie était reliée avec une augmentation de la mortalité par rapport aux embryons de type sauvage. Ceci suggère une corrélation entre l'autophagie et l'inflammation, et nous proposons que la capacité de B. cenocepacia à arrêter la maturation des (auto) phagosomes et la présence de « cross-talk » entre l’autophagie d’une part et l’inflammasome de l’autre jouent un rôle important dans les réactions inflammatoires observées. Pour approfondir les connaissances sur le rôle des macrophages lors de l'infection aiguë, nous avons déterminé le profil transcriptomique des macrophages isolés à partir d'embryons de poisson zèbre infectés par B. cenocepacia après l'infection. Notre analyse bio-informatique a montré que la plupart des gènes surexprimés sont impliqués dans la signalisation de la réponse immunitaire, tandis que la plupart des gènes sous exprimés sont associés à la transcription et à la traduction. Nous avons confirmé l’activation de l’expression de tnfa dans les macrophages, et nous avons constaté que l'expression des cytokines cxcl8 et Il1b, induite par l'infection, ne dépendait pas de la signalisation par le récepteur TNFa, TNFRSF1A.Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension de l'interaction entre B. cenocepacia et les macrophages in vivo, et peuvent contribuer à l’identification de nouvelles cibles pour le développement de thérapies anti-infectieuses pour lutter contre ces bactéries intracellulaires. / Opportunistic bacteria belonging to Burkholderia cepacia complex (Bcc) can cause devastating pulmonary infections in cystic fibrosis patients. These bacteria can survive and replicate in macrophages in vitro. Clinical evidence confirmed that the bacteria localize in phagocytic cells, and do not form biofilms in the lungs of infected patients as generally believed. Using a zebrafish infection model we established previously that macrophages are a critical site for bacterial replication and development of acute fatal infection. In the present study, we further explored the role of the intracellular stages of B. cenocepacia by developing new transgenic reporter lines for real time imaging of subcellular trafficking, studying in detail the role of autophagy in vivo, and performing host transcriptome analysis of FACS-sorted macrophages from zebrafish larvae infected with B. cenocepacia.In agreement with in vitro studies, we found that the autophagy related protein Microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 (Lc3) was recruited to B. cenocepacia K56-2-containing vacuoles. Although not critical, using real time confocal microscopy, we observed that the bacteria were able to replicate in such organelles. Both genetic and pharmacological modulation of autophagy did not significantly change the replication profile of B. cenocepacia K56-2 during infection. However, reduction in autophagy resulted in more rapid embryo death compared to wild type embryos. This suggests an inverse correlation between autophagy and fatal inflammation, and we hypothesize that the ability of B. cenocepacia to arrest maturation of (auto)phagosomes, and cross talk between autophagy and inflammasome signaling pathways during B. cenocepacia infection play an important role in the observed inflammatory responses. This study further describes the host transcriptome profile of macrophages isolated from infected zebrafish embryos. Our bio-informatics analysis showed that most of the genes up-regulated during infection were involved in immune response signaling, while the major group of down-regulated genes was associated with transcription and translation. We experimentally confirmed rapidly increased expression of tnfa in macrophages, and found that infection-induced expression of the cytokines cxcl8 and il1b did not depend on signalling through the Tnfa receptor, Tnfrsf1a.Our results contribute to a better understanding of the interaction between B. cenocepacia and macrophages in vivo, and the zebrafish may help finding new targets for development of anti-infectious therapies to combat these intracellular bacteria.

Le lupus érythémateux disséminé est une maladie autoimmune systémique provoquant des lésions tissulaires graves. Notre laboratoire a découvert un peptide phosphorylé, appelé P140, présentant des propriétés thérapeutiques pour le traitement du lupus. Le mode d’action du peptide P140 dans le traitement du lupus repose sur son interaction avec la protéine de choc thermique HSPA8/HSC70 et l’objectif de mon projet de thèse a été de consolider et compléter ce mécanisme. Nous avons démontré qu’après internalisation par endocytose dépendante des clathrines, le peptide P140 se localise rapidement au sein du lysosome des lymphocytes B. Dans cet organelle, il réduit l’import de substrat cytosolique par autophagie dépendante des chaperonnes en ciblant et réduisant l’activité de HSPA8 intralysosomale. Nous avons également entrepris une analyse comparative du répertoire des lymphocytes T et B des souris lupiques par rapport aux souris saines. Nos résultats révèlent un changement dans la fréquence de certains réarrangements du TCR entre les souris lupiques et les souris saines et un effet bénéfique du peptide P140 sur certains réarrangements associés au lupus. / Systemic lupus erythematosus is a multi-organ autoimmune disease provoking tissue damages. Our laboratory has discovered a phosphorylated peptide, named P140, with therapeutic activities in lupus. The mode of action used by P140 peptide relies on its interaction with the heat shock protein HSPA8/HSC70. The aim of my thesis project was to consolidate and complete this HSPA8-dependent mechanism. We have demonstrated that, upon internalization by clathrin-mediated endocytosis, P140 peptide homes rapidly into B cell lysosome. In this organelle, the peptide reduces chaperone-mediated autophagy by interacting and inhibiting intralysosomal HSPA8 activity. We also performed a comparative analysis of T cell and B cell repertoire on lupic mice compared to healthy mice Our results show a modification in the frequency of certain TCR rearrangements between lupus-prone mice and healthy mice and a beneficial effect of P140 peptide on certain lupus-associated rearrangements.

P53 est un facteur de transcription qui se décline, chez l’homme, la souris ou la drosophile, en plusieurs isoformes. Chez la drosophile deux isoformes ont été caractérisées : la forme canonique Dp53 ; et une forme tronquée, D∆Np53, dont le domaine de transactivation est incomplet. Une des questions encore peu étudiée, concerne les mécanismes par lesquels p53 régule une grande variété de réponses cellulaires lors d’un stress. Pour répondre à cette question, nous avons étudié le rôle des isoformes de p53 dans la régulation de deux mécanismes antagoniste en lien avec la maladie de Parkinson (MP) : l’autophagie et l’apoptose en réponse à un stress délétère et un stress hormétique du système nerveux. Nous avons montré que les drosophiles portant une mutation nulle de p53 sont plus sensibles aux effets du paraquat (fort stress oxydant, modèle chimique de la maladie de Parkinson). En absence de p53, ce stress cause une forte inhibition de l’initiation et du flux de l’autophagie accompagné d’une augmentation des niveaux de caspases et de la mortalité. L’augmentation de la mortalité et des niveaux de caspases est similaire chez des mutants de l’autophagie pour lesquels le flux d’autophagie est constitutivement altéré. D’autre part, nous avons montré que les deux isoformes de p53 (Dp53 et D∆Np53) régulent différemment l’apoptose et l’autophagie dans les neurones photorécepteurs de drosophile : l’isoforme Dp53 présente un flux autophagique fonctionnel retardant la neurodégénérescence, tandis que, l’isoforme D∆Np53 inhibe le flux d’autophagie via l’activation des caspases Dcp1, Drice et Dronc. Enfin, nous avons établi un lien entre p53 et le stress du réticulum endoplasmique (RE). Dans un premier temps nous avons montré qu’un stress modéré du RE (pré-conditionnement) a un effet protecteur dépendant de l’activation de l’autophagie dans différents modèles de la MD. Ensuite, nous avons montré que les trois banches de la réponse au stress du RE (IRE1, Atf6 et PERK) sont impliquées dans cet effet protecteur. Enfin, nous avons montré que les drosophiles mutantes pour p53 perdent l’effet protecteur du pré-conditionnement. L’ensemble de nos résultats apporte de nouveaux éléments sur l’aspect multifonctionnel de p53 en réponse à un stress dans le système nerveux. Via ses multiples isoformes, p53 peut activer deux réponses antagonistes : l’autophagie et l’apoptose, permettant aux cellules une réponse flexible face à une situation de stress. La régulation de l’autophagie par p53 est protectrice et apparait comme étant une fonction ancestrale de p53. / P53 is a tumor suppressor gene, which has been showed to regulate several cellular pathways. Upon stress, p53 triggers multiple cellular pathways including DNA repair system, cell cycle arrest, apoptosis and autophagy. Thus, p53 is involved in both cellular protection and death pathways. One of the major questions is to understand how a single protein can promote so many different pathways. Here I address the putative role of p53 isoforms in the regulation of autophagy and apoptosis and their role in neuron survival in the context of Parkinson’s disease (PD). We show that p53 mutants are more susceptible to paraquat toxicity (chemical model of PD), indicating a protective role for p53. We also found that Atg8 mutant, which display an impaired autophagy, behave similarly to p53 upon paraquat treatment. In addition, we show that p53 is required for the activation of autophagy with a functional autophagy flux upon paraquat treatment and that lack of p53 or Atg8 results in an accumulation of activated caspases after paraquat treatment. Moreover, we found that autophagy and apoptosis were differentially regulated by different p53 isoforms. The Dp53 (p53B) isoform induced protective autophagy, whereas the D∆Np53 (p53A) isoform inhibited autophagy by activating the caspases Dronc, Drice and Dcp-1 in differentiated neurons. Our results demonstrate that a combination of the differential use of p53 isoforms and the antagonism between apoptosis and autophagy favors the generation of an appropriate p53 biological response to stress. In addition, we have defined in vitro and in vivo experimental conditions in which the activation of the Unfolded Protein Response (UPR) does not induce cell or organism lethality but rather promotes an adaptive response that protects from apoptotic stimuli. We show that this mild activation, known as ER-preconditioning is protective in several models of PD in an autophagy-dependent fashion. We showed that the three branches of the UPR are involved in the protective effect induced by ER-preconditioning. We then demonstrated that p53 is necessary to mediate the protection by ER-preconditioning suggesting that p53 may be a key factor in the integration of stress responses. Together our results reveal new aspects of the multi-functionality of p53. Activation of the antagonist pathways: autophagy and apoptosis by p53 isoforms, leads to flexible and adaptive response to stress. In addition, our results suggest that the regulation of autophagy by p53 is a ancestral protective function of p53.

J’ai effectué ma thèse dans le groupe du Dr. Marie-Odile Fauvarque qui met en œuvre des stratégies de génétique moléculaire sur des modèles de cellules humaines et chez la mouche drosophile pour l'étude de la fonction des protéines dans la signalisation intracellulaire. Dans ce contexte, mes travaux visaient à produire des connaissances fondamentales sur le système ubiquitine dans le contrôle du trafic endocytaire, en particulier de récepteurs membranaires impliqués dans la réponse inflammatoire (TNFR, ILR) ou la différenciation et la croissance cellulaire (EGFR). Je me suis notamment intéressée au rôle du complexe formé par l’interaction entre une protéine de la voie endocytaire, CHMP1B, et la protéase d’ubiquitine UBPY (synonyme USP8). CHMP1B est un membre de la famille ESCRT-III qui, via des processus de changements de conformation et de polymérisation à la membrane, contrôle la biogenèse des vésicules intraluménales (ILVs) au niveau des endosomes tardifs pour former les corps multivésiculaires (MVBs). Ces derniers fusionnent avec les lysosomes, assurant ainsi la protéolyse des récepteurs internalisés et l‘arrêt de la signalisation intracellulaire. Alternativement, les récepteurs peuvent être renvoyés à la membrane plasmique à partir des endosomes précoces ou tardifs via des vésicules de recyclage. Le trafic intracellulaire et le tri des récepteurs dans ces différents compartiments subcellulaires jouent un rôle majeur dans l’activation, la durée et la terminaison des signaux intracellulaires. Or, la liaison covalente d’une ou plusieurs ubiquitine (un polypeptide très conservé de 76 aminoacides) au niveau des récepteurs est un signal majeur déclenchant leur internalisation. En hydrolysant cette ubiquitine, UBPY peut stopper l’internalisation des récepteurs au niveau de la membrane plasmique, ou bien, favoriser leur entrée dans le MVB. UBPY jouerait ainsi deux rôles opposés sur la stabilité des récepteurs selon son niveau d’action dans la cellule. L’interaction entre CHMP1B et UBPY avait été décrite dans la littérature chez la levure ou par co-immunoprécipitation à partir de lysat cellulaires. Cependant, les travaux de l’équipe montraient l’absence d’interaction forte entre les domaines d’interaction de ces deux protéines in vitro et par ailleurs, la fonction de cette interaction dans le processus d’endocytose n’avait été que partiellement élucidée. J’ai confirmé l’existence du complexe CHMP1B-UBPY in cellulo qui se localise essentiellement au niveau des endosomes tardifs. J’ai déterminé la région impliquée dans cette interaction et prouvé que l’existence de ce complexe permet de stabiliser les deux protéines dans les cellules. J’ai ensuite démontré l’existence de formes ubiquitinées monomériques et dimériques de CHMP1B dans lesquelles la liaison d’une molécule d’ubiquitine sur une des deux lysines d’une boucle flexible de la protéine induit un probable changement de conformation. De plus, UBPY hydrolyse cette ubiquitine et favorise l’accumulation d’oligomères de CHMP1B qui sont dépourvues d’ubiquitine. Finalement, le traitement des cellules par l’EGF, qui se lie à l’EGFR et provoque son internalisation, induit le recrutement transitoire des dimères ubiquitinés de CHMP1B aux membranes. L’analyse du trafic intracellulaire de l’EGFR et de la morphogenèse de l’aile de drosophile dans différents contextes génétiques a également prouvé que la forme ubiquitinée de CHMP1B est essentielle à sa fonction. L’ensemble de mes travaux m’autorisent à formuler une hypothèse complètement nouvelle dans laquelle l’ubiquitination de CHMP1B induit une conformation ouverte de la protéine incapable de polymériser qui est recrutée sous forme de dimères à la membrane des endosomes où la présence d’UBPY induit la deubiquitination et la polymérisation concomitante de CHMP1B, très probablement en hétéro-complexes avec d’autres membres de la famille ESCRT-III agissant de concert pour la déformation et la scission des membranes. / I did my thesis in the group of Dr. Marie-Odile Fauvarque who implements strategies of molecular genetics on human cell culture models and in the Drosophila fly for the identification and study of the function of proteins in intracellular signaling. In this context, my work aimed to produce fundamental knowledge about the ubiquitin system in the control of the endocytic trafficking, in particular of membrane receptors involved in the inflammatory response (TNFR, ILR) or cell differentiation and growth (EGFR). I was particularly interested in the role of the complex formed by the interaction between an endocytic protein, CHMP1B, and the ubiquitin protease UBPY (synonym USP8). CHMP1B is a member of the ESCRT-III family that controls the biogenesis of intraluminal vesicles (ILVs) at the late endosomes to form multivesicular bodies (MVBs) Conformational change and polymerization at lipidic membrane processes are needed for CHMP1B function. MVBs fuse with the lysosomes, thus ensuring the proteolysis of the internalized receptors and the stoppage of the intracellular signaling. Alternatively, the receptors may be returned to the plasma membrane from early or late endosomes via recycling vesicles. Intracellular trafficking and receptor sorting in these different subcellular compartments play a major role in the activation, duration and termination of intracellular signals. The covalent bond of one or more ubiquitin (a highly conserved polypeptide of 76 amino acids) at the receptors is a major signal triggering their internalization. By hydrolyzing this ubiquitin, UBPY can stop the internalization of receptors at the plasma membrane, or promote their entry into the MVB. UBPY would thus play two opposing roles on the stability of the receptors depending on its level of action in the cell. The interaction between the two proteins CHMP1B and UBPY had been described in the literature in the two-hybrid system in yeast or by co-immunoprecipitation from cell lysates. However, the team's work showed no strong interaction between the domains of interaction of these two proteins in vitro and the function of this interaction in the endocytosis process had only been partially elucidated.During my thesis, I confirmed the existence of the CHMP1B-UBPY in cellulo complex, which is located mainly at the level of late endosomes. I determined the region involved in this interaction and proved that the existence of this complex makes possible the stabilization of both proteins into the cells. I then demonstrated the existence of monomeric and dimeric ubiquitinated forms of CHMP1B in which the binding of a molecule of ubiquitin to one of the two lysines of a flexible loop of the protein likely induces and/or stabilize a conformational conformation. In addition, UBPY hydrolyses this ubiquitin and promotes the accumulation of CHMP1B oligomers which are devoid of ubiquitin. Finally, the treatment of cells by EGF, which binds to EGFR and causes its internalization, induces transient recruitment of ubiquitinated CHMP1B dimers to the membranes. Analysis of the intracellular trafficking of EGFR and the morphogenesis of Drosophila wing in different genetic contexts has also shown that the ubiquitination of CHMP1B is essential to its function. My work has allowed me to formulate a completely new hypothesis in which the ubiquitination of CHMP1B induces an open conformation of the protein incapable of polymerizing in this state which is recruited in the form of dimers to the membrane of the endosomes and there the presence of UBPY induces the deubiquitination and the concomitant polymerization of CHMP1B, most probably in hetero-complexes with other members of the ESCRT-III family acting in concert for deformation and scission of the membranes.

BMI1 est une protéine appartenant à la famille des polycombs impliquée dans la régulation épigénétique de la transcription. Il a été montré que cette protéine est essentielle à la régulation de la prolifération, de la sénescence et du métabolisme ainsi qu’à l’auto-Renouvellement des cellules souches hématopoïétiques et cancéreuses. Ce répresseur transcriptionnel au fort potentiel oncogénique est retrouvé surexprimé dans de nombreux types de cancer ; dans le cas de la Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) le niveau d’expression de BMI1 augmente avec l’aggravation de la pathologie. Cependant, les voies de signalisation impliquées dans sa surexpression et le rôle qu’il joue au sein de cette maladie demeurent méconnus. En réprimant l’expression de BMI1 par ARN interférence nous avons pu mettre en évidence que ce polycomb était essentiel à la prolifération cellulaire ainsi qu’au potentiel clonogénique des cellules de LMC. Nous avons également démontré pour la première fois que BMI1 soutenait la croissance tumorale à travers la répression d’un processus autophagique délétère pour la cellule cancéreuse. Une approche transcriptomique nous a permis d’identifier la cible transcriptionnelle impliquée dans ce processus, la Cycline G2. Nous avons, pour finir, trouvé une molécule, via une approche bioinformatique, capable de réinduire l’expression de la Cycline G2 dans les cellules de LMC, l’alexidine dihydrochloride. Cette molécule induit une forte autophagie dans les cellules cancéreuses ainsi que de l’apoptose. Elle s’est également montrée capable de resensibiliser à l’imatinib (un inhibiteur de BCR-ABL) une lignée pourtant résistante. / The polycomb protein Bmi1 is a major epigenetic regulator. It has been shown that this protein is essential for the regulation of cell proliferation, senescence and metabolism but also self-Renewal of hematopoïetic and cancer stem cells. This transcriptional repressor, with a strong oncogenic potential, is overexpressed in many types of cancer. In case of Chronic Myeloid Leukemia (CML) the expression level of BMI1 is associated with worsening prognosis. However, the signaling pathways involved in its overexpression and its role in this disease remains unclear. By using RNAi to repress BMI1 expression we highlighted that this polycomb was essential for proliferation and clonogenicity of CML cells. We also demonstrated, for the first time, that BMI1 supported tumor growth through repression of deleterious cancer cell autophagy. A transcriptomic approach allowed us to identify a transcriptional target involved in this process: the Cyclin G2. Through a bioinformatic approach, we finally found a molecule capable of expression re-Induction of Cyclin G2 in CML cells : alexidine dihydrochloride. This molecule induced a high level of autophagy as well as apopotosis in cancer cells. It had also been able to re-Sensitize to imatinib a resistant cell line. In conclusion, our results revealed a new role for the polycomb BMI1 in supporting the CML pathology. Moreover, our work allowed the identification of two new approaches for therapeutically targeting this oncogene functions.

Notre équipe étudie les mécanismes de l'apoptose induite par la nutline-3, une molécule capable de se fixer sur MDM2 et d'activer la p53, dans différents types de lymphomes associés au virus d'Epstein-Barr (EBV) comme le lymphome de Burkitt (LB) ou syndromes lymphoprolifératifs post-transplantation (PTLD). Nos résultats montrent que la nutline-3 induit l'apoptose des cellules de LB EBV (-) alors que les cellules EBV (+) en latence de type III sont résistantes. Mon travail de thèse a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans ce phénomène de résistance afin de mettre en place des stratégies pour les contourner. Une première étude initiée par les résultats d'une analyse transcriptomique, effectuée après traitement avec la nutline-3 de deux lignées qui ne diffèrent que par leur statut EBV, nous a permis de montrer que : 1) l'autophagie est induite en réponse au traitement dans les cellules EBV (+) en latence de type III ; 2) ces cellules expriment fortement Bécline-1 et présentent une activation constitutive de l'autophagie ; 3) l'autophagie contribue à la résistance de ces cellules à l'apoptose. Par ailleurs, nos résultats indiquent que la protéine anti-apoptotique Bcl-2 est également impliquée dans la résistance de ces cellules et que l'utilisation d'ABT-737, un inhibiteur de Bcl-2, restaure leur sensibilité à la nutline-3. L'efficacité de ce composé a donc été évaluée in vivo, seul ou en combinaison avec des traitements conventionnels (Cyclophosphamide pour le LB et Rituximab pour les PTLD). Les résultats obtenus lors de ces études pré-cliniques montrent que : 1) ABT-737 réduit considérablement la croissance tumorale et augmente la survie de souris xénogreffées avec des cellules d'une lignée lymphoblastoïde (LCL, utilisées comme modèle pour les PTLD) alors qu'il n'a pas d'effets chez les souris xénogreffées avec une lignée de LB ; 2) la combinaison BT-737/Cyclophosphamide permet de limiter la croissance tumorale durant le traitement mais n'améliore pas la survie des souris xénogreffées avec une lignée de LB ; 3) l'association ABT-737/Rituximab est très efficace et induit une rémission complète chez 70% des souris xénogreffées avec la lignée de LCL

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La réponse au choc thermique est un mécanisme de défense largement décrit au cours duquel l'expression préférentielle des protéines de choc thermique Hsp aide la cellule à récupérer des dommages causés par l'hyperthermie, comme la dénaturation/agrégation des protéines. Une des conséquences du choc thermique mise en évidence au laboratoire, est l'activation du facteur de transcription NFκB. Cette activation a lieu pendant la période de récupération suivant ce stress. Par comparaison de la réponse au choc thermique de cellules témoins ou déficientes en NFκB, nous avons cherché à étudier les conséquences de l'activation de NFκB par le choc thermique. Nous avons montré que NFκB active un mécanisme augmentant la survie des cellules soumises à une hyperthermie : l'autophagie. L'absence d'induction de ce mécanisme conduit à la mort par nécrose des cellules déplétées en NFκB. Dans ces cellules, l'induction artificielle de l'autophagie restaure une survie normale au stress thermique. Nous avons montré que les principaux régulateurs de l'autophagie (complexes mTOR et PI3Kinase de Classe III) ne sont pas des cibles modulées par NFκB, en réponse à une hyperthermie. En revanche, l'accumulation de protéines dénaturées voire agrégées est un élément primordial pour l'activation de l'autophagie-dépendante de NFκB. En effet dans les cellules déficientes pour NFκB, contrairement aux cellules témoins, l'accumulation de protéines agrégées induite par le traitement hyperthermique, mais aussi par l'expression de formes mutées d'HspB5, n'est pas résorbée ; ceci indique que le contrôle qualité des protéines est altéré dans ces cellules. Cette altération pourrait provenir d'un défaut de formation du complexe BAG3-HspB8 en absence de NFκB. En effet, nous avons montré que la forte expression des gènes bag3 et hspb8, induite suite au stress thermique, est dépendante de NFκB et que l'accumulation du complexe BAG3-HspB8, observé dans les cellules témoins soumises au choc thermique, est inhibée dans les cellules déficientes pour NFκB. Nos résultats démontrent que NFκB induit un processus autophagique en réponse à l'agrégation protéique induite par l'hyperthermie. Ce mécanisme, nécessitant la formation du complexe BAG3-HspB8, augmente la survie des cellules probablement par l'élimination des protéines agrégées générées au cours du stress thermique