Le diabète est une maladie qui touche 347 millions de personnes dans le monde (90% ayant un diabète de type 2) (OMS, septembre 2012). Elle se définit par une perturbation de la régulation de l’homéostasie glucidique avec un déficit dans la fonction des cellules ß du pancréas. Dans le diabète de type 1, ce déficit est provoqué par une destruction autoimmune. Dans le diabète de type 2, il est dû à une insulino-résistance périphérique conduisant à un épuisement des cellules ß qui ne peuvent plus maintenir leur fonction. Une stratégie pour restaurer une masse fonctionnelle de cellules ß est, soit d’induire la prolifération de ces cellules in vitro avant de les greffer, soit d’induire leur prolifération in vivo. Cependant, ceci implique une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le cycle cellulaire des cellules ß pancréatiques humaines. L’objectif de ma thèse a été de disséquer ces mécanismes. Pour cela, nous disposons au laboratoire d’un outil unique, deux lignées de cellules ß pancréatiques humaines. Dans l’une d’elle, les transgènes immortalisant peuvent être délétés. Les cellules arrêtent alors de proliférer donnant des cellules ß pseudo-primaires. En comparant l’expression des régulateurs du cycle cellulaire de la lignée de cellules ß humaine immortalisées aux cellules ß humaine pseudo-primaires, nous avons pu montrer que le cycle de ces cellules était bloqué en phase G1. L’absence de plusieurs protéines responsables de la progression du cycle cellulaire en aval de cette phase a été confirmée dans les îlots humains. Nous avons également observé une diminution du temps de doublement des cellules ß humaines suite à leur traitement avec de la GH et de l’EPO. Suite à ce traitement nous observons également une activation du facteur de transcription STAT5 connue pour son implication dans la prolifération cellulaire des cellules ß de rongeurs. Enfin nous avons étudié l’effet que provoquait un apport nutritif sur la fonction et la prolifération des cellules ß humaines. Nous avons ainsi pu voir que les cellules répondaient mieux à la fonction ß avec un temps de doublement du nombre de cellules plus court dans un milieu enrichi en nutriment. De plus, dans ces conditions, l’autophagie, préexistante avant l’apport de nutriments et vraisemblablement due à un manque en énergie cellulaire, disparait. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la prolifération des cellules ß pancréatiques humaines et d’envisager de nouvelles thérapies du diabète. / Diabetes is a disease that affects 347 million people worldwide (90% with type 2 diabetes) (WHO, September 2012). It is defined by a disturbance in the regulation of glucose homeostasis with a deficit in function of pancreatic beta cells. In type 1 diabetes, this deficit is caused by autoimmune destruction. In type 2 diabetes, it is due to peripheral insulin resistance leading to a depletion of beta cells that can no longer maintain their function. A strategy to restore a functional beta cell mass is, or of inducing proliferation of these cells in vitro prior to transplant, or to induce proliferation in vivo. However, this implies a better understanding of the molecular mechanisms involved in the cell cycle of human pancreatic beta cells. The aim of my thesis was to dissect these mechanisms. For this, we have a unique laboratory tool, two lines of human pancreatic beta cells. In one of them, immortalizing transgenes may be deleted. Then, the cells stop to proliferate giving pseudo- primary beta-cells. By comparing the expression of cell cycle regulators of the lineage of human beta cells immortalized pseudo- primary human beta- cells, we could show that the cycle of these cells was blocked in the G1 phase. The lack of several proteins responsible for cell cycle progression downstream of this phase has been confirmed in human islets. We also observed a decrease in the doubling time of human beta cells following treatment with GH and EPO. Following this treatment we also observe an activation of the transcription factor STAT5 known for its involvement in cell proliferation of rodent beta cells. Finally, we studied the effect that caused a nutrient supply on the function and proliferation of human beta cells. We have seen that the cells responded better to beta function with a doubling time shorter amount of cells in a nutrient enriched environment. In addition, under these conditions, autophagy, existing before the supply of nutrients and likely due to a lack of cellular energy, disappears. These results allow us to better understand the mechanisms controlling proliferation of human pancreatic ß and consider new diabetes therapies cells.

Dans le cadre de situations pathologiques, le rein peut être soumis à de multiples agressions toxiques, ischémiques et immunologiques pouvant favoriser la survenue d’une maladie rénale chronique et le développement d’une insuffisance rénale. En réponse à ces stress, les cellules du parenchyme rénal vont activer des processus biologiques adaptatifs permettant le maintien de la viabilité cellulaire et l’homéostasie de l’organe. Ces réponses adaptatives peuvent également activer l’immunité innée et induire le remodelage tissulaire (fibrogenèse et angiogenèse). Cependant, les mécanismes précis de cette régulation sont mal connus. L’objectif de ce travail a été de caractériser les mécanismes de régulation et les conséquences microenvironnementales (inflammation et angiogenèse) de l’activation de la réponse UPR (Unfolded Protein Response) et de l’autophagie, en réponse à des stress ischémiques et immunologiques. Dans un premier travail, nous avons montré que la réponse UPR est impliquée dans la génération d’une réponse inflammatoire induite par un stress métabolique dans des cellules tubulaires rénales. Le stress métabolique, caractérisé par une carence en glucose, induit un stress du RE et active la réponse UPR. Ce stress active le facteur NF-.B et favorise la transcription de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. La voie PERK/eIF2 : - n’est pas nécessaire à l’activation de l’inflammation mais amplifie l’expression des cytokines alors que la voie IRE1 - est impliquée dans la génération de cette réponse inflammatoire. De plus, l’ischémie aigue active le stress du RE et l’inflammation dans les reins de rat. Enfin, à partir de biopsies de déclampage de greffons rénaux, l’expression de GRP78, marqueur du stress du RE, et de NF-.B p65/RelA dans les tubules rénaux, est significativement plus élevée en comparaison avec des biopsies de greffons rénaux stables, à distance de la greffe. Dans un second travail, nous avons montré que la réponse UPR régule l’angiogenèse dans les cellules tubulaires rénales lors d’une carence en glucose. La voie PERK est un régulateur majeur de l’expression des facteurs angiogéniques (VEGFA, bFGF et angiogénine). De plus, l’expression de l’angiogénine est modulée par les voies PERK et IRE1.. Enfin, l’ischémie aigue induite chez le rat, active la réponse UPR parallèlement à l’augmentation de l’expression de VEGFA, bFGF et de l’angiogénine. Dans un troisième travail, nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme par lequel l’interféron. (IFN.) active l’autophagie dans les cellules tubulaires rénales. Nous avons montré que l’IFN. entraine une déplétion en tryptophane, active la voie GCN2, une kinase eIF2., ce qui conduit à l’augmentation du flux autophagique. De plus, la supplémentation entryptophane et l’utilisation d’ARN interférence dirigés contre GCN2 inhibent l’autophagie induite par l’IFN. Enfin, l’autophagie intervient dans la régulation de la sécrétion de cytokines inflammatoires et de facteurs de croissance en réponse à l’IFN.. En conclusion, nous avons caractérisé dans ce travail des mécanismes originaux de régulation d’une réponse inflammatoire et angiogénique par la réponse UPR et l’autophagie en réponse à des stress ischémiques et immunologiques au sein de l’épithélium tubulaire rénal humain. / Under pathological conditions, kidney is subjected to multiple toxic, ischemic and immunological failures that promote the occurrence of chronic kidney disease and the development of acute kidney injury. In response to stress, renal parenchymal cells activate biological adaptive processes permitting the maintenance of cell viability and renal homeostasis. These adaptive responses can also activate innate immunity and induce tissue remodeling (fibrogenesis and angiogenesis). However, accurate mechanisms of this regulation are still unclear. The aim of this work was to characterize regulation mechanisms and micro environmental consequences(inflammation and angiogenesis) of the activation of the UPR (Unfolded Protein Response) and autophagy, in response to ischemic and immunological stress. In a first study, we demonstrated that the UPR is involved in the generation of inflammatory response induces by metabolic stress in tubular renal cells. Metabolic stress, characterized by glucose deprivation, induces an ER stress and activates the UPR. This stress activates NF-.B and promotes the transcription of pro inflammatory cytokines and chemokines. The PERK signaling is not required for the induction of inflammation but amplifies cytokine expression whereas IRE1 is involved in the generation of inflammatory response. Moreover, acute ischemia activates ER stress and inflammation in rat kidneys. Finally, from kidney transplant biopsies performed before implantation, the expression of GRP78, an ER stress marker, and NF-.B p65/RelA in renal tubules is significantly increased in comparison with stable human kidney transplant biopsies. In a second study, we showed that the UPR regulates angiogenesis in tubular renal cells during glucose deprivation. The PERK pathway is a major regulator of angiogenic factors expression (VEGFA, bFGF and angiogenin). Furthermore, angiogenin expression is modulated by PERK and IRE1. pathways. Finally, acute ischemia activates the UPR and, in parallel, increases VEGFA, bFGF and angiogenin expression in rat kidneys. In a third work, we identified a novel mechanism by which IFN. activates autophagy in human kidney epithelial cells. We showed that IFN. promotes tryptophan depletion, activates the eIF2. kinase GCN2, and leads to an increase of the autophagic flux. Moreover, tryptophan supplementation and RNA interference directed against GCN2 inhibit IFN.-induced autophagy. Finally,autophagy regulates the secretion of inflammatory cytokines and growth factors in response to IFN..In conclusion, we characterized in this work original mechanisms that regulate inflammatory and angiogenic responses by the UPR and autophagy in response to ischemic and immunological stress in tubular renal human epithelium.

L’autophagie est un mécanisme de dégradation lysosomale ubiquitaire impliqué dans la lutte contre les infections. Les agents infectieux ont développé des stratégies pour éviter ou utiliser l’autophagie à leur profit. Cette dégradation peut être hautement sélective grâce à l’intervention de « récepteurs autophagiques », comme p62/SQSTM1, chargés de l’adressage de substrats à la machinerie autophagique grâce à leur interaction avec les protéines de la famille ATG8. Notre équipe a montré que les protéines d’enveloppe du VIH‐1 (Env) déclenchent l’autophagie dans les lymphocytes T CD4. Lorsque ces cellules sont infectées de façon productive, le processus autophagique est bloqué par le virus. Au cours de ma thèse nous avons montré que l’autophagie exerce une fonction anti‐VIH en dégradant sélectivement son transactivateur Tat, via son interaction avec p62. Au contraire, lorsque les cellules cibles ne sont pas productivement infectées, car le cycle viral est interrompu après l’étape d’entrée, l’autophagie n’est pas contrôlée et conduit à la mort par apoptose, suggérant que l’autophagie dégrade sélectivement un facteur de survie cellulaire. Mes travaux de thèse montrent qu’Env induit un stress oxydatif impliqué dans la mort par apoptose des cellules cibles non infectées. Nos résultats préliminaires suggèrent que les peroxysomes seraient des cibles de l’autophagiedans ces conditions. Ces organelles étant chargées de détoxifier la cellule, nous avons donc formulé l’hypothèse que l’autophagie, induite par Env, conduit à la dégradation sélective des peroxysomes, entraînant l’accumulation espèces oxydées dans les cellules cibles et ainsi, leur mort par apoptose. / Autophagy is an ubiquitous degradation pathway involved in innate immunity. Numerouspathogens have therefore developed strategies to block or use the autophagy machinery to their own benefit. This degradation can be highly selective, thanks to the intervention of autophagy receptors, like p62/SQSTM1, involved in the specific targeting of substrates to autophagosomes after their interaction with the ATG8 family of autophagic proteins. Our team has demonstrated that the HIV‐1 envelope proteins (Env) are responsible for autophagy triggering in CD4 T lymphocytes. If the target cells become productively infected, the autophagy process is blocked by the virus. During my thesis, we report that autophagy exerts an anti‐HIV effect by selectively degrading the HIV‐1 transactivator Tat, via its interaction withp62. On the contrary, if the target cells are not productively infected because the viral cycle is interrupted after the entry step, autophagy is not controlled and leads to apoptosis. These results suggest that the degradation of cellular components could be responsible for the induction of apoptosis. My thesis work indicates that Env induces an oxidative stress in the uninfected target cells and that this stress is involved in their death. Our preliminary results suggest that the peroxisomes would be targeted to autophagic degradation in these conditions. As these organelles are involved in the detoxification of the cells, we have made the assumption that Env‐induced autophagy triggers the selective degradation of these peroxisomes that leads to the accumulation of reactive oxygen species, and ultimately to apoptotic cell death.

La maladie alcoolique du foie est une cause majeure de morbi-mortalité dans les pays industrialisés. Elle regroupe un large spectre de lésions histologiques allant de la stéatose à l'hépatite alcoolique, la fibrose et son stade ultime, la cirrhose. Les macrophages résidents du foie, les cellules de Kupffer, jouent un rôle central dans la pathogenèse de la maladie alcoolique du foie via la production de médiateurs inflammatoires qui favorisent la stéatose, la progression vers l'hépatite alcoolique et l'activation des mécanismes de fibrogenèse. L'autophagie est un processus de dégradation lysosomale des composants cellulaires essentiel à l'homéostasie cellulaire. Des études récentes indiquent que l'autophagie présente des propriétés anti-inflammatoires dans les macrophages.Dans une première étude, nous avons généré des souris invalidées pour le gène de l'autophagie, ATG5, spécifiquement dans les cellules de la lignée myéloïde (ATG5Mye-/-) et nous les avons exposé à une modèle de fibrose hépatique induite par une administration chronique de tétrachlorure de carbone (CCl4). Les souris ATG5Mye-/- présentent une exacerbation des taux hépatiques d'IL-1α et d'IL-1β, de l'atteinte hépatocytaire et de la fibrose hépatique par comparaison aux souris sauvages. De plus, l'exposition de myofibroblastes à un milieu conditionné de macrophages isolés de souris ATG5Mye-/- et traités par le LPS augmente leur propriétés fibrogéniques par comparaison aux myofibroblastes incubés avec le milieu conditionné de macrophages sauvages. Ces effets sont bloqués en présence d'anticorps neutralisants l'IL-1α et l'IL-1β. Enfin, le traitement des souris ATG5Mye-/- exposées au CCl4 avec un antagoniste du récepteur de l'IL-1 réduit l'atteinte et la fibrose hépatique. Ces résultats démontrent que l'autophagie macrophagique est un processus anti-inflammatoire régulant l'atteinte et la fibrose hépatique par un mécanisme dépendant de l'IL-1α et de l'IL-1β.Dans une seconde étude, nous avons montré que les souris invalidées pour le récepteur des cannabinoides CB2 dans les cellules de la lignée myéloïde, soumises à une alcoolisation chronique, présentent une augmentation de l'expression hépatique des marqueurs inflammatoires et de la stéatose par comparaison aux souris sauvages. De plus, le traitement de souris sauvages exposées à l'alcool avec un agoniste du récepteur CB2, le JWH-133, réduit l'inflammation et la stéatose hépatique. Enfin, le l'activation du récepteur CB2 induit l'autophagie dans les macrophages et les effets anti-inflammatoires et anti-stéatogènes du récepteur CB2 sont absents dans les macrophages invalidés pour ATG5 et chez les souris invalidées pour ATG5 dans les cellules de la lignée myéloïde (ATG5Mye-/-) et soumises à l'alcool. Ces résultats démontrent que l'autophagie macrophagique contrôle les effets anti-inflammatoires et anti-stéatogènes du récepteur CB2 au cours de la maladie alcoolique du foie.L'ensemble de ces résultats met en évidence le rôle bénéfique de l'autophagie macrophagique au cours de la fibrose hépatique et de la maladie alcoolique du foie. L'utilisation de molécules ciblant l'autophagie macrophagique pourrait donc constituer une nouvelle stratégie pour le traitement de la fibrose hépatique et de la maladie alcoolique du foie. / Summary not transmitted

La cachexie est un syndrome clinique et métabolique caractérisé par une perte de tissu adipeux et de tissu musculaire, fréquemment observé chez les patients atteints de cancer. La myostatine (Mstn) régule négativement la masse musculaire. Bien que la régulation des mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la masse musculaire joue un rôle central dans la cachexie associée au cancer, les relations existant entre la Mstn et les mécanismes physiopathologiques restent largement inconnues. Suite à l’inoculation de cellules Lewis lung carcinoma (LLC) à des souris, nous avons montré que l’invalidation du gène de la Mstn (souris Mstn-/-) confère une résistance au développement de la cachexie associée au cancer par rapport à des souris sauvages. La déficience en Mstn prévient la perte de masse musculaire et réduit la croissance tumorale, 35 jours après l’injection des cellules LLC, et est associée à un allongement de la durée de vie des souris. L’invalidation du gène de la Mstn provoque aussi une augmentation de l’apoptose des cellules LLC et une diminution de l'expression de gènes impliqués dans la prolifération et le métabolisme tumoraux. L’activation des systèmes protéolytiques ubiquitine-protéasome et autophagie-lysosome, due au développement tumoral, est réduite voire supprimée dans le muscle des souris Mstn-/-. L’accumulation de céramides intramusculaires, un sphingolipide formé suite à une lipolyse exacerbée, est corrélée à la perte de masse musculaire, suggérant que les céramides pourraient être un médiateur cellulaire impliqué dans la cachexie associée au cancer. Ces résultats montrent que la Mstn joue un rôle essentiel dans la cachexie associée au cancer / Cachexia is a complex clinical and metabolic syndrome, whose definition is imprecise, characterized by an uncontrolled loss of adipose tissue and skeletal muscle mass, frequently observed in cancer patients, and leading to death in 25% of cancer patients. Myostatin (Mstn) is a negative regulator of skeletal muscle mass and a critical determinant of skeletal muscle homeostasis. Although the regulation of the molecular mechanisms involved in the control of skeletal muscle mass plays a central role in the pathogenesis of cancer cachexia, the relationships between Mstn and the pathophysiological mechanisms remain largely unknown. Following subcutaneous inoculation of Lewis lung carcinoma cells (LLC) in mice, we showed that the Mstn gene inactivation (Mstn-/- mice) confers resistance to the development of cancer cachexia, compared to wild type mice. Mstn deficiency prevents the loss of skeletal muscle mass and reduces tumor growth, 35 days after the inoculation of LLC cells, and this is associated with a longer life of mice. Mstn gene inactivation also causes an increased apoptosis of LLC cells and decreases expression of genes involved in tumor proliferation and metabolism. Activation of ubiquitin-proteasome and autophagy-lysosome proteolytic systems, triggered by tumor growth is significantly reduced or suppressed in skeletal muscle of Mstn-/- mice. Accumulation of intramuscular ceramides, a sphingolipid synthesized due to excessive lipolysis, is correlated with the loss of muscle mass, suggesting that ceramides may be a cellular mediator involved in the pathogenesis of cancer cachexia. These results show that Mstn plays a critical role in the pathogenesis of cancer cachexia

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L’autophagie est un processus catabolique par lequel certaines protéines cytosoliquessont dirigées vers le compartiment lysosomial, afin d’y être dégradées. Ce processus débutepar la séquestration de constituants cytoplasmiques par une structure multimembranaireappelée phagophore. La fermeture du phagophore donne naissance à une vésicule à doublemembrane nommée autophagosome, qui fusionne avec les lysosomes, ce qui conduit à ladégradation du contenu de sa lumière. Ainsi, la modulation de l’autophagie permet unremodelage dynamique du protéome cellulaire. Bien que des données récentes ont permis dedémontrer la dégradation autophagique de protéines impliquées dans la migration cellulaire,telles que des intégrines, ou encore les protéines RhoA et Src, l'impact fonctionnel del'autophagie sur la migration cellulaire demeure sujet à controverse. Alors que l'autophagie estdécrite comme un processus pro-migratoire et pro-invasif dans certaines études, d'autrestravaux indiquent que l'inactivation des protéines pro-autophagiques stimule l'invasion descellules cancéreuses. De plus, l'effet fonctionnel des RCPG chimiotactiques sur l’activitéautophagique reste totalement inexploré. Sur la base de ces données, les objectifs de mon travail de thèse ont été i) d’évaluer les effets des RCPG chimiotactiques, le CXCR4 et l’UT,sur le processus autophagique et ii) d’étudier l’impact de cette modulation sur la migrationcellulaire. Pour ce faire, nous avons utilisé des cellules HEK-293, transfectées à l’aide deconstruits permettant l’expression des RCPG CXCR4 et UT, ainsi que la lignée deglioblastome humain U87, exprimant ces deux récepteurs de manière endogène.Nous avons dans un premier temps évalué l’activité autophagique à l’aide de laprotéine de fusion EGFP-LC3, marqueur des autophagosomes. Nous avons ainsi démontréque l’activation du CXCR4 et de l’UT provoque une diminution significative de la biogénèsedes autophagosomes. Une étape essentielle de cette biogenèse est le recrutement des protéinesAtg16L1 et Atg5 à la membrane plasmique, conduisant à la formation d'endosomes Atg16L1-Atg5-positifs, appelés « endosomes pré-autophagiques ». Cette population d’endosomesconstitue une source importante de phospholipides nécessaire à l’expansion du phagophore etla formation d’un autophagosome mature. Afin d’évaluer l’impact des RCPG chimiotactiquessur le recrutement de la protéine Atg16L1 à la membrane plasmique, nous avons bloqué leprocessus d’endocytose par l’utilisation d’un inhibiteur de la dynamine, le Dynasore. Cettemolécule provoque une accumulation marquée de la protéine Atg16L1 dans les endosomespré-autophagiques en formation, retenus à la membrane plasmique. / Autophagy is a catabolic process by which certain cytosolic proteins are directed to thelysosomal compartment to be degraded. This process begins with the sequestration ofcytoplasmic components, by a multimembrane structure called the phagophore. The closure ofthe phagophore gives rise to a double membrane vesicle called autophagosome, which thenmerges with lysosomes in order to degrade its luminal content. Autophagy modulation allowsa dynamic remodeling of the cellular proteome. Although recent evidence has demonstratedautophagic degradation of key proteins involved in cell migration, such as integrins, RhoAand the Src kinase, the functional impact of autophagy on cell migration remainscontroversial. While autophagy is described as a pro-migratory and pro-invasive process insome studies, others indicate that the inactivation of pro-autophagic proteins stimulates thecancer cell invasion. In addition, the functional effect of chemotactic GPCR on autophagicactivity remains unexplored. On the basis of these data, the objectives of my thesis were i) toevaluate the effects of the chemotactic GPCRs for SDF-1 (CXCR4) and for the vasoactivepeptide urotensin II (UT), on the autophagic process and ii) to study the impact of thismodulation on cell migration. In order to do this, we used HEK-293 cells, transfected with constructs allowing the expression of CXCR4 and UT, as well as the human glioblastomaline, U87, which endogenously expresses these two receptors. Previous studies have demonstrated a direct interaction of Atg5 with membranes,suggesting that recruitment of Atg16L1 to the plasma membrane may depend on Atg5. This prompted us to evaluate the formation of Atg16L1-positive pre-autophagic endosomes,following depletion of Atg5 levels. Several interfering RNAs, targeting the transcriptencoding Atg5, have been tested and, as expected, these interfering RNAs completely blockedthe recruitment of Atg16L1 to forming pre-autophagic endosomes. We then tested the effectsof chemotactic GPCRs on the subcellular localization of the Atg5 protein. By confocalmicroscopy, we found that a significant fraction of Atg5 localized to the plasma membraneunder basal conditions. The activation of CXCR4 or UT is accompanied by a marked decreaseof the Atg5 pool localized at the plasma membrane. Furthermore, we have demonstrated thatthe anti-autophagic effects of chemotactic GPCRs are completely abrogated byoverexpression of a recombinant Atg5 protein, suggesting that chemotactic GPCRs exert theiranti-autophagic effects by reducing the membrane pool of Atg5, necessary for the productionof pre-autophagic endosomes, and the expansion of the phagophore.

La lutte contre le cancer est certainement l’un des défis majeurs de ce 21ème siècle. Les résistances qui émergent contre les agents de thérapie ciblée présentent un aspect particulièrement épineux de cette problématique. La thèse présentée ici s’inscrit dans ce cadre. Elle vise à développer des molécules bioactives pouvant circonvenir les résistances apparues contre les traitements de certaines hémopathies malignes : la leucémie myéloïde chronique (LMC) et le syndrome myélodysplasique (SMD). Après avoir mis au point une méthodologie de synthèse monotope permettant de transformer un azoture en un 5-alcynyl-1,2,3-triazole, nous avons synthétisé deux séries de produits : nucléosidique et non nucléosidique. Pour chacune de ces séries, des relations structure-activité ont été établies. Après plusieurs cycles d’optimisation, trois composés lead très efficaces contre des lignées cellulaires résistantes de LMC et SMD, ont été sélectionnés. De surcroît, leur mode d’action s’est révélé très intéressant : il repose (partiellement ou entièrement, suivant le composé) sur un processus cellulaire qui connaît un véritable regain d’intérêt, à savoir l’autophagie. Une évaluation in vivo a été réalisée et a permis de valider l’activité prometteuse de notre composé lead nucléosidique. Par ailleurs, des études visant à déterminer la localisation intracellulaire et les cibles moléculaires de nos produits sont actuellement en cours / The fight against cancer is certainly one of the biggest challenges of the 21st century. Resistance that comes up against targeted therapy agents presents a particularly important aspect of this issue. The thesis presented here takes part within that framework. It aims at developing bioactive molecules able to circumvent resistance that have emerged against the treatment of certain hematological malignancies: chronic myeloid leukemia (CML) and myelodysplastic syndrome (MDS). Having developed a one-pot synthesis methodology that converts azides into 5-alkynyl-1,2,3-triazole, we synthesized two series of products: nucleosidic and non-nucleosidic. For each of these series, structure-activity relationships have been established. After running several cycles of optimization, three lead compounds particularly active on resistant cell lines of CML and MDS were selected. Further, their mode of action proved to be very interesting. It is based (partially or fully, depending on the compound) on a cellular process, which is experiencing a real renewed interest, the autophagy. An in vivo evaluation confirmed the promising activity of our nucleosidic lead compound. Moreover, studies aiming at determining the intracellular localization and molecular targets of our products are currently in progress

Il a été suggéré que l’autophagie pouvait participer au processus fibrotique en favorisant la différenciation du fibroblaste en myofibroblaste. La sénescence cellulaire a aussi été montrée comme impliquée dans la réparation tissulaire et la fibrose. Des liens ont été établis entre autophagie et sénescence. Cette étude a pour but d’investiguer les liens possibles entre autophagie, sénescence et différenciation myofibroblastique afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires régulant la réparation tissulaire et la fibrose. Les fibroblastes carencés en sérum pendant quatre jours montrent des ratios LC3B-II/-I élevés et des niveaux de SQSTM1/p62 diminués. L’augmentation de l’autophagie est accompagnée d’une augmentation de l’expression des marqueurs de différenciation myofibroblastique ACTA2/αSMA et collagènes de type 1 et 3 et de la formation de fibres de stress. Les fibroblastes autophagiques expriment les marqueurs de sénescence CDKN1A (p21) et p16INK4a (p16) et montrent une augmentation de l’activité beta-galactosidase associée à la sénescence. L’inhibition de l’autophagie à l’aide de différents inhibiteurs de phosphoinositide 3-kinase de classe I et de phosphatidylinositol 3-kinase de classe III (PtdIns3K) ou par inhibition génique à l’aide d’ARN interférant ATG7 bloquent l’expression des marqueurs de différenciation et de sénescence. L’expression et la sécrétion de CTGF (connective tissue growth factor) sont augmentées chez les fibroblastes autophagiques. L’inhibition de l’expression du CTGF par interférence génique prévient la différenciation myofibroblastique, démontrant l’importance de ce facteur pro-fibrotique pour la différenciation induite par l’autophagie. La phosphorylation de la kinase RPS6KB1/p70S6K, cible du complexe MTORC1, est abolie dans les fibroblastes autophagiques. La phosphorylation d’AKT à la Ser473, une cible du complexe MTORC2, diminue lors de la carence en sérum des fibroblastes mais est suivie d’une rephosphorylation après 2 jours. Ce résultat suggère la réactivation de MTORC2 lors d’une autophagie prolongée. Ceci a été vérifié par inhibition de l’autophagie dans les fibroblastes carencés en sérum. Les inhibiteurs de PtdIns3K et le siRNA ATG7 bloquent la rephosphorylation d’AKT. L’inhibition de la réactivation de MTORC2, et donc de la rephosphorylation d’AKT, est aussi obtenue par exposition des fibroblastes à la rapamycine, le Torin 1 ou par inhibition génique de RICTOR. Ces traitements inhibent l’augmentation de l’expression du CTGF ainsi que des marqueurs de différenciation et de sénescence, démontrant le rôle central joué par MTORC2 dans ces processus. Le stress oxydant peut induire la sénescence et la carence en sérum est connue pour augmenter la quantité de ROS (reactive oxygen species) dans les cellules. Afin d’investiguer le rôle des ROS dans la différenciation et la sénescence induites par l’autophagie, nous avons incubés les fibroblastes carencés en sérum en présence de N-acetyl-L-cysteine (NAC). Le NAC diminue la production de ROS, diminue les marqueurs d’autophagie, de sénescence et de différenciation myofibroblastique. Le NAC inhibe aussi la phosphorylation d’AKT Ser473. L’ensemble de ces résultats identifient les ROS en association avec une autophagie prolongée comme des nouveaux activateurs du complexe MTORC2. MTORC2 est central pour l’activation subséquente de la sénescence et de la différenciation myofibroblastique. / Recent evidence suggests that autophagy may favor fibrosis through enhanced differentiation of fibroblasts in myofibroblasts. Cellular senescence is also involved in tissue repair and fibrosis. Autophagy has been linked with senescence. This study focuses on understanding the molecular mechanisms linking autophagy, senescence and myofibroblast differentiation and the roles they could play in wound healing and fibrosis. Fibroblasts, serum starved for up to 4 days, showed increased LC3B-II/-I ratios and decreased SQSTM1/p62 levels. Autophagy was associated with acquisition of markers of myofibroblast differentiation including increased protein levels of ACTA2/αSMA (actin, α 2, smooth muscle, aorta), enhanced gene and protein levels of COL1A1 (collagen, type I, α 1) and COL3A1, and the formation of stress fibers. Autophagic fibroblasts showed expression of the senescence markers CDKN1A (p21) and p16INK4a (p16) and also exhibit increase in Senescence Associated-beta-galactosidase activity. Inhibiting autophagy with different class I phosphoinositide 3-kinase and class III phosphatidylinositol 3-kinase (PtdIns3K) inhibitors or through ATG7 silencing prevented myofibroblast differentiation and senescence markers expression. Autophagic fibroblasts showed increased expression and secretion of CTGF (connective tissue growth factor), and CTGF silencing prevented myofibroblast differentiation. Phosphorylation of the MTORC1 target RPS6KB1/p70S6K kinase was abolished in starved fibroblasts. Phosphorylation of AKT at Ser473, a MTORC2 target, was reduced after initiation of starvation but was followed by spontaneous rephosphorylation after 2 d of starvation, suggesting the reactivation of MTORC2 with sustained autophagy. Importantly, inhibition of autophagy with PtdIns3K inhibitors or ATG7 silencing blocked AKT rephosphorylation. Inhibiting MTORC2 activation with long-term exposure to rapamycin, Torin 1 or by silencing RICTOR, a central component of the MTORC2 complex, abolished AKT rephosphorylation. RICTOR silencing, Torin 1 and rapamycin treatments prevented CTGF and ACTA2 upregulation and induction of senescence markers demonstrating the central role of MTORC2 activation in CTGF and senescence induction for myofibroblast differentiation. Since oxidative stress is a known inducer of senescence, we investigated the role of reactive oxygen species (ROS) in autophagy-induced myofibroblast differentiation and senescence markers induction. Exposing fibroblasts to N-acetyl-L-cysteine (NAC) decreased production of ROS during serum starvation, inhibited autophagy and significantly decreased the expression of senescence and myofibroblast differentiation markers. NAC also inhibited the phosphorylation of AKT Ser473, establishing the importance of ROS in fuelling MTORC2 activation. Collectively, these results identify ROS production in association with sustained autophagy as novel inducers of MTORC2 signaling which in turn concomitantly activate senescence and myofibroblast differentiation.

Le virus Influenza de type A (IAV) est un agent pathogène hypervariable responsable d’une infection respiratoire aiguë appelée la grippe. L’hyper-variabilité de ce virus IAV lui permet d’être résistant aux traitements antiviraux et est responsable de l’apparition des épidémies de grippe saisonnières. Il est donc essentiel d’établir de nouveaux traitements curatifs « à spectre large » insensibles aux variations du virus de la grippe. Les nanoparticules d’argent (NPs-Ag) sont les nanomatériaux métalliques les plus présents dans le secteur de la santé. En effet, leurs propriétés physico-chimiques leur confèrent de nombreuses capacités telles que la modulation des réponses immunitaires au niveau du poumon et des effets antimicrobiens. Quelques études ont démontré le potentiel anti-IAV des NPs-Ag lorsqu’elles sont placées directement en contact avec le virus IAV. Cependant, aucune de ces études ne porte sur les effets des NPs-Ag dans un contexte physiologique constitué d’une infection grippale suivie d’un traitement. D’autre part, au jour d’aujourd’hui, on ignore les mécanismes d’action mis en place par ces NPs-Ag et les effets induits par l’interaction de ces NPs-Ag avec le système immunitaire dans le contexte d’une infection par l’IAV. Dans ce travail de thèse, l’objectif est d’identifier les mécanismes d’action mis en place par les NPs-Ag au cours de l’infection par le virus IAV et également d’identifier si ces NPs-Ag pourraient être utilisées comme traitement curatif.Dans ce manuscrit de thèse, nous avons pu identifier, dans les cellules épithéliales pulmonaires, un nouveau mécanisme de modulation des NPs-Ag sur la réponse anti-IAV précoce médiée, entre autres, par la sécrétion de la chimiokine CCL5 et de l’IFN-. En effet, les NPs-Ag ciblent spécifiquement la voie de signalisation RIG-I-MAVS-IRFs, activée suite à l’infection par l’IAV et qui est liée à la mitochondrie. Ces NPs-Ag ciblent également en parallèle, à la fois le réseau mitochondrial et le flux autophagique. L’ensemble de ces effets conduit à une redistribution des facteurs de régulation des IFNs (IRFs), les empêchant potentiellement d’interagir avec d’autres facteurs de la voie de signalisation RIG-I/MAVS, ce qui pourrait expliquer l’inhibition de la sécrétion de CCL5 et de l’IFN-b, induite par le virus influenza de type A, par les nanoparticules d’argent. / The Influenza A virus (IAV) is a hyper-variable pathogen causing acute respiratory infection known as Flu. Its hyper-variability allows it to be resistant to antiviral treatment. It is therefore essential to establish new curative "broad spectrum" treatments. Silver nanoparticles (NPs-Ag) are the most metallic nanomaterials present in the health sector and are potent microbicidal agents with major concerns about their use on humans because of their toxicity. Some studies have shown the antiviral effect of NPs-Ag against IAV, but not in a physiological context of Flu. Moreover, the antiviral and immunomodulation mechanisms of NPs-Ag during infection by IAV is still unclear. Here, we show that intra-tracheal administration of AgNPs to influenza infected mice or treatment of human lung epithelial cells with AgNPs resulted in exacerbated inflammation, reduced viral clearance and enhanced mortality associated to different regulation of KC (pro-inflammatory cytokine functionally homologue to human IL-8) and CCL-5 (interferon-related cytokine) in the lung. In this PhD thesis, we identified in lung epithelial cells, a new mechanism explaining dampening of mitochondrial antiviral immunity by AgNPs through alteration of the mitochondrial network leading to redistribution of IFNs regulatory factors 7, which prevents nuclear translocation of these factors. Finally, AgNPs increased LC3 positive vesicles and p62 expression, indicating that AgNPs modify the autophagy flux in lung epithelial cells. Thus, the NPs-Ag Ag inhibited the early anti-IAV response by specifically targeting the RIG-I/MAVS/IRFs signaling pathway resulting in down- regulation of CCL-5 and IFN-ß expression induced by IAV.