In der Volumentherapie galt das Kolloid Hydroxyethylstärke (HES) lange Zeit als ideale Infusionslösung und war der in Deutschland am häufigsten eingesetzte Plasmaexpander. In den letzten Jahren mehrten sich jedoch die Hinweise, dass HES insbesondere bei kritisch Kranken zu einer akuten Nierenfunktionsverschlechterung beitragen könnte, welche das klinische Ergebnis wesentlich beeinflusst. Der genaue Pathomechanismus ist bis heute nicht geklärt. Bekannt ist, dass sich HES nach intravenöser Applikation in vielen verschiedenen Geweben ablagert, wobei eine renale Anreicherung bevorzugt in proximalen Tubuluszellen stattfindet. Histopathologisch finden sich große Mengen intrazellulärer Vesikel im Zytoplasma, welche zu einer Zellschwellung führen, die auch als osmotische Nephrose bezeichnet und als prinzipiell reversibel erachtet wird. Der zelluläre Abbau soll dabei im Allgemeinen über das lysosomale System stattfinden. Dieses ist fester Bestandteil der Autophagie, welche ein evolutionär in allen Eukaryonten konservierter stress-induzierter kataboler Prozess ist, der der zellulären Homöostase und energieeffizienten Selbstreinigung dient. Hierbei werden defekte Makromoleküle durch Lysosomen in ihre Grundbestandteile zerlegt und der Zelle als Bausteine wieder zur Verfügung gestellt. In dieser Arbeit wurde in einem ersten Schritt der Einfluss von HES der 3. Generation auf die Viabilität von HK-2-Zellen mit zwei unabhängigen in vitro Assays überprüft. Diese beruhen auf einem Substratumsatz durch zytosolische bzw. mitochondriale Dehydrogenasen. Für beide Assays konnte zu verschiedenen Inkubationszeitpunkten bis 21 Stunden jeweils eine konzentrationsabhängige Viabilitätsreduktion durch HES festgestellt werden, welche auch nach einer „Regenerationsphase“ noch verringert nachweisbar und somit partiell reversibel war. Im nächsten Schritt wurde die Hypothese überprüft, ob eine medikamentöse Induktion der Autophagie die beobachtete Viabilitätsreduktion abschwächen oder sogar aufheben kann. Hierbei wurde analog zu einer Arbeit von Liu et al. (2014) eine Inkubationszeit von insgesamt acht Stunden gewählt, da nach diesem Zeitraum eine perinukleäre Cluster-Bildung der Lysosomen beobachtet werden konnte, welche für eine erhöhte Autophagierate spricht. Es kamen im Folgenden HES-Lösungen von 0,75% zum Einsatz, da diese aufgrund einer Viabilitätsreduktion um zirka ein Drittel als am besten geeignet betrachtet wurden. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte hierbei in dem auf mitochondrialen Dehydrogenasen basierenden EZ4U-Assay eine fast vollständige Aufhebung der HES-vermittelten Viabilitätsreduktion. Dieser Effekt konnte durch den MAP-Kinase-Kinase-Blocker U0126 aufgehoben werden. Andere Autophagiemodulatoren hingegen bewirkten zumeist nur geringe Änderungen der Zellviabilität. Zuletzt wurde auf Proteinebene untersucht, ob zentrale Moleküle bzw. Komplexe der Autophagie unter HES zum einen im zeitlichen Verlauf und zum anderen unter zusätzlichem Einfluss der Modulatoren eine Expressionsänderung aufwiesen. HES alleine bewirkte im zeitlichen Verlauf weitestgehend keine signifikante Expressionsänderung. Auch im Vergleich zu einer 0%-HES-Kontrolllösung konnten keine relevanten Unterschiede festgestellt werden. Die Koinkubation mit Everolimus führte zu einer erhöhten Expression der Quotienten ppERK/pERK und LC3BII/LC3BI, U0126 konnte dies jeweils weitestgehend wieder aufheben. Perifosin bewirkte ebenso wie 3-Methyladenin eine verringerte Expression von Akt, Chloroquin führte zu keiner signifikanten Expressionsänderung aller bestimmter Proteine. Darüber hinaus verursachten alle Modulatoren keine signifikante Expressionsänderung des zentralen Autophagiekomplexes Beclin1 sowie von LAMP2 und SQSTM1. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieser Arbeit gegen eine allgemeine, direkte Beeinflussung von klassischer Autophagie durch HES. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte jedoch einen protektiven Effekt auf die Zellviabilität, welcher vermutlich über einen Autophagie-vermittelten Weg verursacht wird. Unsere Arbeitsgruppe konnte darüber hinaus eine HES-vermittelte Reduktion von ROS beobachten. Das Autophagienetzwerk ist eng mit der zellulären Redox-Homöostase verknüpft. Eine verminderte ROS-Bildung könnte zu einer verminderten Autophagierate und somit auch verringerten Zellviabilität führen, welche durch Everolimus kompensiert wird. Bisher ungeklärt ist auch, auf welchem Weg HES in die Zelle aufgenommen wird. Denkbar wäre, dass größere HES-Moleküle via Endozytose in die Zelle gelangen. Hierbei ist der mTORC1-Komplex ein wichtiger Regulator, der durch Everolimus gehemmt wird und somit über eine verringerte HES-Aufnahme zu einer Viabilitätssteigerung führen könnte. Kleinere HES-Moleküle dagegen könnten über Glukose-Transporter aufgenommen werden, die möglicherweise über AMPK reguliert werden. / In volume therapy, the colloid hydroxyethyl starch (HES) was long considered the ideal infusion solution and was the most commonly used plasma expander in Germany. In recent years, however, there has been increasing evidence that HES may contribute to acute renal function deterioration, particularly in critically ill patients, which significantly affects clinical outcome. The exact pathomechanism has not been elucidated to date. What is known is that HES is deposited in many different tissues after intravenous administration, with renal accumulation occurring preferentially in proximal tubule cells. Histopathologically, large amounts of intracellular vesicles are found in the cytoplasm, leading to cell swelling, also known as osmotic nephrosis, which is considered reversible in principle. Cellular degradation is generally thought to occur via the lysosomal system. This is an integral part of autophagy, which is an evolutionarily conserved stress-induced catabolic process in all eukaryotes that serves cellular homeostasis and energy-efficient self-purification. In this process, defective macromolecules are broken down into their basic components by lysosomes and made available again to the cell as building blocks. In this work, as a first step, the influence of 3rd generation HES on the viability of HK-2 cells was tested using two independent in vitro assays. These are based on substrate turnover by cytosolic and mitochondrial dehydrogenases, respectively. For both assays, a concentration-dependent viability reduction by HES was detected at different incubation times up to 21 hours, which was still detectable in a reduced manner after a "regeneration phase" and thus partially reversible. In the next step, the hypothesis was tested whether a drug induction of autophagy could attenuate or even reverse the observed viability reduction. Here, analogous to a work by Liu et al. (2014), an incubation period of eight hours in total was chosen, since after this period a perinuclear cluster formation of the lysosomes could be observed, which speaks for an increased autophagy rate. In the following, HES solutions of 0.75% were used, as these were considered most suitable due to a viability reduction of about one third. The autophagy inducer everolimus showed an almost complete abolition of the HES-mediated viability reduction in the mitochondrial dehydrogenase-based EZ4U assay. This effect could be abolished by the MAP kinase kinase blocker U0126. In contrast, other autophagy modulators mostly caused only minor changes in cell viability. Finally, we investigated at the protein level whether central molecules or complexes of autophagy showed a change in expression under HES on the one hand in the time course and on the other hand under the additional influence of the modulators. HES alone largely did not cause a significant change in expression over time. Also in comparison to a 0%-HES control solution no relevant differences could be detected. Coincubation with everolimus increased the expression of ppERK/pERK and LC3BII/LC3BI ratios, and U0126 largely reversed this in each case. Perifosine caused decreased expression of Akt, as did 3-methyladenine, and chloroquine caused no significant change in expression of all specific proteins. In addition, all modulators did not cause a significant change in expression of the central autophagy complex Beclin1, as well as LAMP2 and SQSTM1. Overall, the results of this work argue against a general direct effect of HES on classical autophagy. However, the autophagy inducer everolimus showed a protective effect on cell viability, which is presumably caused by an autophagy-mediated pathway. Furthermore, our research group was able to observe a HES-mediated reduction of ROS. The autophagy network is closely linked to cellular redox homeostasis. Decreased ROS formation could lead to decreased autophagy rate and thus decreased cell viability, which is compensated by everolimus. The pathway by which HES is taken up into the cell has also not yet been clarified. It is conceivable that larger HES molecules enter the cell via endocytosis. Here, the mTORC1 complex is an important regulator that is inhibited by everolimus and could thus lead to an increase in viability via reduced HES uptake. Smaller HES molecules, on the other hand, could be taken up via glucose transporters, which are possibly regulated via AMPK.

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique du tube digestif caractérisée par un état d’hyperactivation du système immunitaire intestinal. L’étiologie de cette maladie est encore mal connue mais les données cliniques et expérimentales montrent que l’étiologie de la MC fait intervenir des facteurs environnementaux, génétiques et infectieux entraînant une réponse immunitaire aberrante. A ce jour, aucun traitement spécifique n’est disponible et la MC représente un problème majeur de santé publique de par ses conséquences invalidantes, sa nature chronique et récidivante, et sa prévalence croissante. Plusieurs groupes dont le nôtre ont rapporté une colonisation anormale de la muqueuse intestinale des patients atteints de MC par des souches de E. coli adhérentes et invasives dénommées AIEC. La caractérisation des souches AIEC a montré qu’elles sont capables d’adhérer et d’envahir des cellules épithéliales intestinales, de survivre et se multiplier dans des macrophages et d’induire une forte réponse pro-inflammatoire. Des études récentes ont montré que l’autophagie est induite dans les cellules hôtes en réponse à l’infection par les AIEC afin de contrôler la réplication intracellulaire des AIEC.Les travaux menés au cours de cette thèse visent à étudier les mechanismes moleculaires impliqués dans l’interaction entre l’hôte et les AIEC avec 2 objectifs principaux : (i) étudier l’implication des exosomes dans les interactions hôte/AIEC, (ii) étudier l’implication de la voie de signalisation GCN2/eIF2α/ATF4 dans la réponse autophagique à l’infection par les AIEC. Concernant le premier axe de recherche, les résultats ont permis de mettre en lumière une fonction jusque-là inconnue des exosomes dans la communication cellule à cellule au cours des réponses de l’hôte à l’infection par les AIEC. Ainsi, nous avons mis en évidence que les exosomes sont impliqués à la fois dans la réplication intracellulaire des AIEC et dans les réponses immunitaires innées des cellules hôtes à l’infection. Les résultats du deuxième axe de recherche ont permis de révéler un rôle essentiel de la voie de signalisation GCN2/eIF2α/ATF4 dans la réponse autophagique de l’hôte à l’infection par les AIEC associés à la MC. Nous avons démontré que l’infection par les souches AIEC conduit à l’activation de cette voie de signalisation, entraînant la mise en place d’une machinerie autophagique efficace pour contrôler la réplication intracellulaire des AIEC et inhiber l’inflammation. / Crohn's disease (CD) is a chronic inflammatory disease of the digestive tract characterized by a state of hyperactivation of the intestinal immune system. The etiology of this disease is still poorly understood, but clinical and experimental data show that the etiology of CD involves environmental, genetic and infectious factors leading to an aberrant immune response. To date, no specific treatment is available and CD represents a major public health problem due to its disabling consequences, its chronic and recurrent nature, and its increasing prevalence. Several groups, including ours, have reported abnormal colonization of the intestinal mucosa of CD patients with adherent and invasive E. coli strains called AIEC. The characterization of AIEC strains has shown that they are able to adhere and invade intestinal epithelial cells, survive and multiply in macrophages and induce a strong pro-inflammatory response. Recent studies have shown that autophagy is induced in host cells in response to AIEC infection in order to control the intracellular replication of AIEC. The work conducted during this thesis aims to investigate the molecular mechanisms involved in interaction between host and AIEC with 2 main objectives: (i) to study the involvement of exosomes in host / AIEC interactions, (ii) to study the involvement of the GCN2 / eIF2α / ATF4 signaling pathway in the response autophagic to infection with AIEC. With regard to the first line of research, the results shed light on a hitherto unknown function of exosomes in cell-to-cell communication during host responses to AIEC infection. Thus, we have shown that exosomes are involved in both intracellular replication of AIECs and innate immune responses of host cells to infection. The results of the second line of research revealed a critical role for the GCN2 / eIF2α / ATF4 signaling pathway in the host autophagic response to AIEC infection associated with CD. We have shown that infection with AIEC strains leads to activation of this signaling pathway, leading to the establishment of autophagic machinery that is effective in controlling intracellular replication of AIEC and inhibiting inflammation.

The thesis is aimed at understanding of molecular mechanisms of autophagic degradation of peroxisomes (pexophagy) in the yeast Yarrowia lipolytica. This microorganism has been extensively used to explore peroxisome biogenesis (Titorenko and Rachubinski, 2000). Gunkel et al. (1999) intoduced Y. lypolitica into pexophagy studies. However, the field of pexophagic research on this yeast remains quite unexplored. This work involved following tasks: (1) the development and optimization of Y. lipolytica as a model system to study peroxisome degradation; (2) Y. lipolytica genes and proteins implicated in pexophagy should be found and characterized; (3) a proper easy-to-handle selection procedure to isolate novel peroxisome degradation-deficient(pdd) mutants of Y. lipolytica should be devised.

Le glioblastome multiforme est le plus fréquent et le plus agressif des gliomes malins. Suite au diagnostic, la survie médiane des patients est de 12 à 15 mois. Le traitement de première ligne consiste en une chirurgie de résection suivie de chimiothérapie combinée à la radiothérapie. Malgré la combinaison de plusieurs modalités de traitement, la survie des patients n'est prolongée que de quelques mois. Or, plusieurs études ont démontré que les extraits de pelure de pomme peuvent inhiber la prolifération et induire la mort cellulaire de lignées cancéreuses in vitro, dont quelques-unes sur des cellules provenant de gliomes malins. Des propriétés anticancéreuses ont été observées in vivo sur des tumeurs d'hépatome, de cancer du sein et de mélanome. Dans ce contexte, il apparaissait intéressant d'évaluer le potentiel thérapeutique de la pelure de pomme dans le cancer cérébral. Nous avons donc conçu une étude en 2 volets: tout d'abord un volet in vitro impliquant 3 lignées cellulaires de gliomes de haut grade (F98, U-118 MG et U-87 MG) exposées à 0,1, 0,2 et 0,4 mg/mL de PPPS; puis un volet in vivo portant sur des tumeurs développées suite à l'implantation de cellules F98 chez les rats Fischer, qui ont été gavés quotidiennement avec de la PPPS (61,71 mg/kg ou 123,43 mg/kg) ou de l'eau (contrôle) à partir du 10e jour post implantation. Dans les 3 lignées cellulaires, les traitements de PPPS diminuent de façon significative le métabolisme cellulaire et augmentent la proportion de la population hypodiploïde. En présence de PPPS, la croissance et l'invasion des sphéroïdes de F98 et de U-87 MG sont inhibées. La PPPS diminue de moitié la proportion de cellules F98 en phase S, et fait augmenter dans les U-118 MG les deux marqueurs d’autophagie étudiés, soit p62 et LC3-II. Par contre, aucune différence dans la survie des rats Fischer-F98 n'a été observée entre le groupe contrôle et les groupes traités. La taille des tumeurs ainsi que les marqueurs d'apoptose et d'autophagie ne présentaient pas de différence entre les groupes. Les résultats obtenus ouvrent la voie à l'exploration plus approfondie des mécanismes des effets in vitro observés, tout en suggérant d'envisager d'autres voies d'administration de la PPPS in vivo.

Résumé : La maladie osseuse de Paget (MP) est un désordre squelettique caractérisé par une augmentation focale et désorganisée du remodelage osseux. Les ostéoclastes (OCs) de MP sont plus larges, actifs et nombreux, en plus d’être résistants à l’apoptose. Même si la cause précise de la MP demeure inconnue, des mutations du gène SQSTM1, codant pour la protéine p62, ont été décrites dans une proportion importante de patients avec MP. Parmi ces mutations, la substitution P392L est la plus fréquente, et la surexpression de p62P392L dans les OCs génère un phénotype pagétique partiel. La protéine p62 est impliquée dans de multiples processus, allant du contrôle de la signalisation NF-κB à l’autophagie. Dans les OCs humains, un complexe multiprotéique composé de p62 et des kinases PKCζ et PDK1 est formé en réponse à une stimulation par Receptor Activator of Nuclear factor Kappa-B Ligand (RANKL), principale cytokine impliquée dans la formation et l'activation des OCs. Nous avons démontré que PKCζ est impliquée dans l’activation de NF-κB induite par RANKL dans les OCs, et dans son activation constitutive en présence de p62P392L. Nous avons également observé une augmentation de phosphorylation de Ser536 de p65 par PKCζ, qui est indépendante d’IκB et qui pourrait représenter une voie alternative d'activation de NF-κB en présence de la mutation de p62. Nous avons démontré que les niveaux de phosphorylation des régulateurs de survie ERK et Akt sont augmentés dans les OCs MP, et réduits suite à l'inhibition de PDK1. La phosphorylation des substrats de mTOR, 4EBP1 et la protéine régulatrice Raptor, a été évaluée, et une augmentation des deux a été observée dans les OCs pagétiques, et est régulée par l'inhibition de PDK1. Également, l'augmentation des niveaux de base de LC3II (associée aux structures autophagiques) observée dans les OCs pagétiques a été associée à un défaut de dégradation des autophagosomes, indépendante de la mutation p62P392L. Il existe aussi une réduction de sensibilité à l’induction de l'autophagie dépendante de PDK1. De plus, l’inhibition de PDK1 induit l’apoptose autant dans les OCs contrôles que pagétiques, et mène à une réduction significative de la résorption osseuse. La signalisation PDK1/Akt pourrait donc représenter un point de contrôle important dans l’activation des OCs pagétiques. Ces résultats démontrent l’importance de plusieurs kinases associées à p62 dans la sur-activation des OCs pagétiques, dont la signalisation converge vers une augmentation de leur survie et de leur fonction de résorption, et affecte également le processus autophagique. / Abstract : Paget’s disease of bone (PDB) is a skeletal disorder characterized by focal and disorganized increases in bone turnover. In PDB, osteoclasts are larger, more active, more numerous, and resistant to apoptotic stimuli. While no single root cause has been identified, mutations to the gene encoding the p62 protein, SQSTM1, have been described in a significant population of patients with PDB. Among these mutations, the P392L substitution is the most prevalent, and overexpression of p62P392L in osteoclasts generates at least a partial pagetic phenotype in vitro. Normally this protein mediates a number of cell functions, from control of NF-κB signaling to autophagy. In human osteoclasts, a multiprotein complex containing p62 and protein kinases PKCζ and PDK1 (the principal kinase of Akt), form in response to stimulation by receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL), the principal osteoclastogenic-signaling cytokine. We found that PKCζ is involved in RANKL-induced activation of NF-κB, and that it contributed to a basal activation of NF-κB observed in p62P392L mutants. This may be regulated in part by a PKCζ dependent increase in p65 phosphorylation at Ser536 which we characterized, independent of IκB. This could represent one alternative pathway by which mutant p62 leads to increased NF-κB activation. We observed increased basal phosphorylation of survival regulators ERK and Akt in PDB that was reduced upon PDK1 inhibition. The activity of 4EBP1 and Raptor, associated with mTOR activity, were also altered in pagetic osteoclasts and regulated by PDK1 inhibition. We then identified autophagic defects common to pagetic osteoclasts; with higher basal levels of LC3II (associated with autophagic structures), regardless of p62 mutation, and reduced sensitivity to autophagy induction in PDB. These results suggest an accumulation of non-degradative autophagosomes. Inhibition of PDK1 not only induced apoptosis in PDB and controls, but significantly reduced resorption in PDB, and with regards to autophagy, PDK1 inhibition was more potent in PDB than in controls. Therefore PDK1/Akt signaling represents an important checkpoint to PDB osteoclast activation. In sum, these results demonstrate the importance of several p62-associated kinases in the over-activation of pagetic osteoclasts, through increased survival and altered signaling. As p62 mutations alone do not account for most cases of PDB, the characterization of these pathways may identify a common factor linking pagetic osteoclasts. Therefore these studies represent a novel approach to osteoclast apoptosis, activation, and autophagy associated with PDB.

Au cours de l'endocytose, les cargos de membrane plasmique (PM) sont internalisés puis dirigés vers l'endosome précoce (EE), les corps multivésiculaires (MVBs), puis le lysosome/vacuole pour dégradation. Le ciblage des protéines vers les zones invaginées des MVBs requiert l'action des complexes ESCRTs. Chez la levure comme chez les mammifères, les mutants déficients pour ces complexes présentent un compartiment endosomal anormal (Cl E) et une accumulation à la PM de diverses protéines. Nous avons montré que chez S. cerevisiae la stabilisation de la perméase à uracile (Fur4p) à la PM dans les mutants ESCRTs résulte de son recyclage vers la PM après internalisation. Fur4p ne traverse pas les compartiments Golgiens lors de son recyclage depuis le compartiment Cl E. Cette voie de recyclage est distincte de celle empruntée par la v-SNARE Snc1p. Fur4p est également capable de recycler depuis l'EE et suit alors la même voie de recyclage que Snc1p. Ceci suggère une complexité inattendue des voies de recyclage chez la levure.<br />Nous nous sommes aussi intéressés à Irs4p et Tax4p, 2 protéines à domaine EH, un domaine trouvé jusqu'alors dans des protéines impliquées dans l'endocytose ou le recyclage. Irs4p et Tax4p ne sont pas impliquées dans ces processus mais interviennent de façon redondante au cours de l'autophagie, un transport catabolique vésiculaire de fractions de cytoplasme ou d'organelles vers le lysosome/vacuole. Irs4p et Tax4p interagissent physiquement avec la machinerie d'autophagie et sont partiellement localisées à la structure Pré-autophagosomale, d'où émanent les vésicules d'autophagie. Ces résultats étendent donc la panoplie des fonctions des protéines à domaine EH.

Tau est une protéine associée aux microtubules enrichie dans l’axone. Dans la maladie d’Alzheimer, Tau devient anormalement hyperphosphorylée, s’accumule dans le compartiment somato-dendritique et s’agrège pour former des enchevêtrements neurofibrillaires (NFTs). Ces NFTs se propagent dans le cerveau dans un ordre bien précis. Ils apparaissent d’abord dans le cortex transenthorinal pour ensuite se propager là où ces neurones projettent, c’est-à-dire au cortex entorhinal. Les NFTs s’étendent ensuite à l’hippocampe puis à différentes régions du cortex et néocortex. De plus, des études récentes ont démontré que la protéine Tau peut être sécrétée par des lignées neuronales et que lorsqu’on injecte des agrégats de Tau dans un cerveau de souris, ceux-ci peuvent pénétrer dans les neurones et induire la pathologie de Tau dans le cerveau. Ces observations ont mené à l’hypothèse que la protéine Tau pathologique pourrait être sécrétée par les neurones, pour ensuite être endocytée par les cellules avoisinantes et ainsi propager la maladie. L’objectif de la présente étude était donc de prouver la sécrétion de la protéine Tau par les neurones et d’identifier par quelle voie elle est secrétée. Nos résultats ont permis de démontrer que la protéine Tau est sécrétée par des neurones corticaux de souris de type sauvage ainsi que dans un modèle de surexpression dans des cellules HeLa et PC12. Nos résultats indiquent que la sécrétion de Tau se ferait par les autophagosomes. Finalement, nous avons démontré que la protéine Tau sécrétée est déphosphorylée et clivée par rapport à la protéine Tau intracellulaire non sécrétée. / Tau, a microtubule-associated protein, is enriched in the axon. In Alzheimer’s disease, Tau becomes hyperphosphorylated, redistributes to the somato-dendritic compartment and forms aggregates called neurofibrillary tangles (NFTs). The NFTs propagates in a predictable manner in particular neuronal networks. Indeed, they appear in the trans-entorhinal region and then propagate to the entorhinal cortex where the trans-entorhinal cortex projects. Then, the NFTs propagate to the hippocampus and to different regions of the cortex and neocortex. Recent studies have reported that Tau can be secreted by neuronal cell lines. Besides, when aggregates of Tau protein were injected in mouse brain, they could enter neurons and induced Tau pathology. Based on those observations, it was speculated that Tau could be secreted by neurons and then captured by neighbouring cells to propagate Tau pathology in the brain. The goal of the present study was to prove that Tau can be secreted by neurons and to find the secretory pathway involved in Tau secretion. Moreover, the phosphorylation state of Tau protein was examined and compared to intracellular non-secreted Tau. Our results showed that Tau is secreted by cortical neurons isolated from wild-type mice and by HeLa and PC12 cells overexpressing human Tau. Our results also indicated that autophagosomes would be involved in Tau secretion. Finally, we found that secreted Tau was dephosphorylated and cleaved compared to the non-secreted intracellular Tau.

L'autophagie est un mécanisme de dégradation lysosomale qui joue un rôle important dans l'immunité innée et adaptative. La relation entre le Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1) et l'autophagie est complexe. En effet, l'équipe a montré que l'enveloppe virale du VIH-1 (Env), exprimée à la surface des cellules infectées, induit une autophagie massive dans les cellules T CD4 bystanders non infectées. Au contraire, lorsque ces cellules s'infectent de façon productive, l'autophagie est inhibée, suggérant qu'une ou plusieurs protéines virales soient capables de bloquer ce processus. L'objectif de ce travail de thèse a été de rechercher ces protéines virales et leur mécanisme d'action. Un crible double hybride en levure a permis de mettre en évidence que plusieurs protéines du VIH-1 sont capables d'interagir avec des protéines autophagiques (Atg), et plus spécifiquement que la protéine virale Vif (Virion infectivity factor) interagit directement avec la protéine LC3, protéine essentielle au processus autophagique. Cette interaction a été confirmée en système in vitro et in vivo (GST pull-down et immunoprécipitation). Plusieurs mutants des protéines Vif et LC3 ont été réalisés pour déterminer les domaines de liaison. La partie C-terminale de Vif ainsi que la glycine C-terminale de LC3, responsable de la conjugaison au phosphatidylethanolamine (PE), semblent être les domaines impliqués dans cette interaction. Une des principales fonctions de Vif connues est de dégrader, via le protéasome, les facteurs cellulaires APOBEC (Apolipoprotein B mRNA-editing, enzyme-catalytic, polypeptide-like) et en particulier la protéine APOBEC3G (A3G). Les résultats montrent que Vif est impliquée dans le blocage de l'autophagie induite par l'enveloppe indépendamment de son action sur A3G. / Autophagy is a lysosomal degradation pathway involved in the innate and adaptative immunity. The relationship between the Human Immunodeficiency Virus type 1 (HIV-1) and autophagy is complex. The team has demonstrated that autophagy is induced in uninfected CD4 T cells after contact with infected cells expressing HIV-1 envelope glycoproteins (Env), leading to apoptosis. In contrast, when these cells are productively infected, autophagy is repressed, suggesting that one or several viral proteins are able to block this process. The aim of the thesis was to search these viral proteins and to determine their mechanism of action. A two-hybrid screen has revealed that several HIV-1 viral proteins are able to interact with autophagic proteins (Atg). In particular, Vif (Virion infectivity factor) interacts directly with LC3, a protein involved in the formation of autophagosomes. This interaction has been confirmed in vitro and in vivo (GST pull-down and immunoprecipitation). Several mutants of Vif and LC3 have been done to analyze the binding domains. The C-terminal part of Vif and the C-terminal glycine of LC3, responsible for the conjugation to PE, seem to be involved in the interaction between Vif and LC3.Vif plays an important role during HIV-1 infection. One of its main functions is to degrade, by the ubiquitin-proteasome system, the antiviral factors called APOBECs (Apolipoprotein B mRNA-editing, enzyme-catalytic, polypeptide-like) and in particular APOBEC3G (A3G). Our results demonstrate that Vif is involved in the blockade of Env-mediated autophagy independently of its role on A3G.

Le cycle cellulaire est finement régulé dans le temps et l'espace. Nous avons abordé les aspects dynamiques des interactions que la cycline A2 entretient avec ses partenaires Cdk1, Cdk2 et l'ubiquitine au cours du cycle cellulaire, dans des lignées cellulaires humaines. A cette fin, nous avons eu recours aux approches de FRET (Förster/fluorescence resonance energy transfer) et de FLIM (fluorescence lifetime imaging microscopy). Ceci nous a permis de montrer que les formes ubiquitinylées de la cycline A2 apparaissent principalement sous forme de foyers en prométaphase et se propagent ensuite à l'ensemble de la cellule. En outre, nous avons découvert que l'autophagie participe à la dégradation de cette cycline en mitose. Nous discutons les implications de ces observations quant à un rôle éventuel de la cycline A2 au moment de la formation de l'anneau de constriction, ainsi que de la participation de l'autophagie via cette cycline, dans la réponse aux dommages à l'ADN en mitose. / The cell cycle is finely regulated in time and space. We have studied the dynamical aspect of the interactions between cyclin A2 and its partners Cdk1, Cdk2 and ubiquitin during the cell cycle, in human cell lines. To this aim, we have used FRET (Förster/fluorescence resonance energy transfer) and FLIM (fluorescence lifetime imaging microscopy) techniques. We have thus shown that ubiquitylated forms of cyclin A2 are detected predominantly in foci in prometaphase, before spreading throughout the cell. Moreover, we have shown that autophagy contributes to cyclin A2 degradation in mitosis. We discuss the implications of these observations regarding a possible role of cyclin A2 when the cleavage furrow forms, and the participation of autophagy in DNA damage response in mitosis.

TP53INP1 est un gène suppresseur de tumeur qui est inactivé dans les lésions pré-tumorales pancréatiques. Il est impliqué dans la régulation de la mort cellulaire notamment via l'activation de la voie p53. Cette thèse a pour objectif de mieux caractériser le mécanisme d'action de TP53INP1 afin de mieux comprendre son rôle suppresseur de tumeur dans le cancer pancréatique. Nous avons montré dans un premier temps que TP53INP1 est associé à une diminution de la migration cellulaire via l'inhibition de l'expression du gène SPARC. Dans un second temps, nous avons montré que la protéine TP53INP1 est impliquée dans l'autophagie, où elle interagit avec les protéines de la famille LC3/Atg8 au sein des autophagosomes, et favorise la mort cellulaire de manière dépendante de l'autophagie. Enfin, nous avons mis en évidence que TP53INP1 est régulée par le contexte de stress cellulaire via des modifications post-traductionnelles. En effet, nous avons montré que la SUMOylation de TP53INP1 est nécessaire à l'activation de la réponse au stress oxydatif de p53. Ces travaux ont donc permis de mieux caractériser le rôle de suppresseur de tumeur de TP53INP1 et son mécanisme de régulation. / TP53INP1 is a tumor suppressor gene which is inactivated in early pancreatic lesions. It is involved in regulation of cell death through the activation of the p53 pathway. The aim of this work is to better characterize the molecular mechanism of action of TP53INP1 in order to better understand its tumor suppressor role. Firstly, we have shown that TP53INP1 expression is associated with a decreased cell migration through the down-regulation of SPARC. Secondly, we have demonstrated that TP53INP1 is involved in autophagy, through its direct interaction with LC3/Atg8 family proteins into the autophagosomes, and induces autophagy-dependent cell death. Then, we have shown that TP53INP1 is regulated by cellular context, through its post-translational modifications. Indeed, the SUMOylation of TP53INP1 is required to activate the p53 oxidative stress response pathway. All these findings allow a better understanding of the tumor suppressor role of TP53INP1 and of its regulation mechanism.