L'autophagie est un processus permettant la dégradation de constituants cytosoliques dans un compartiment lytique, par leur séquestration au sein d'une vésicule à double membrane : l'autophagosome. L'autophagie est, avec la voie ubiquitine-protéasome, l'une des deux grandes voies de dégradation présente de manière fortement conservée chez les cellules eucaryotes. Présente à un niveau basal, elle peut être stimulée afin de permettre la remobilisation de ressources cellulaires, ou d'assurer des fonctions cytoprotectrices et de détoxification. La formation d'autophagosomes traduit alors la capacité du système endomembranaire à s'adapter aux besoins cellulaires. Cependant, la mécanique membranaire et moléculaire de ce phénomène reste mal comprise. L'objectif de ce travail de thèse était de mieux comprendre la formation de ce compartiment dans la cellule végétale. Pour cela, nous avons tout d'abord mis au point les conditions propices à l'étude de l'autophagie dans la racine d'Arabidopsis thaliana, puis nous avons entrepris l'identification de marqueurs des étapes de formation de l'autophagosome. L'étude par imagerie en temps réel et 3D de la protéine ATG5, impliquée dans l'expansion membranaire, nous a permis de mettre en évidence son recrutement transitoire sur un domaine particulier de l'autophagosome en formation, son ouverture. De plus, l'étude de différents acteurs du système endomembranaire, nous a permis de mettre en évidence et de caractériser l'implication du réticulum endoplasmique et de ATG9, pour aboutir à un modèle de la formation de l'autophagosome chez les plantes.

Malgré les avancées récentes, le cancer reste la première cause de mortalité en France avec ~ 150000 décès recensés par an (INCa 2012). Notamment, le cancer broncho-pulmonaire est l’un des plus agressifs, avec 29100 décès en 2011. La survie à cinq ans de seulement 10% des patients atteints des cancers du poumon non à petites cellules (NSCLC, 80% des cancers bronchiques), pose un problème d’ordre scientifique, médical et de santé publique. Il est communément admis qu’une sous-population de la tumeur acquiert en raison d’une instabilité génétique de nouvelles propriétés agressives nécessaires à sa dissémination, sa prolifération et une plus grande résistance aux chimiothérapies. Une meilleure compréhension de ces propriétés tumorales constitue un enjeu majeur pour prévenir à terme cette progression maligne. Nous avons axé notre recherche sur la macro-autophagie, un processus catabolique lysosomal essentiel à l’homéostasie cellulaire et sur un de ses substrats SQSTM1 (séquestosome ou p62). Au moment où j’ai initié ma thèse, une relation étroite entre l’autophagie, SQSTM1 et la progression tumorale venait d’être mise en lumière. Plusieurs membres de la machinerie autophagique sont fréquemment mutés/déletés dans les cancers. De façon paradoxale, l’autophagie peut également permettre la survie des cellules tumorales face à l’hypoxie, la carence nutritionnelle ou les chimiothérapies. / Despite recent advances, cancer remains the leading cause of death in France with~150,000 annual deaths (INCA, 2012). Notably, lung cancer is one of the most aggressive, with 29 100 deaths in 2011. The five-year survival is only 10 % of patients with lung cancer non-small cell (NSCLC, 80% of lung cancers), so it’s a medical/scientific challenge, and public health problem. Due to genetic instability, it’s commonly accepted that a subpopulation of tumor acquires new aggressive properties for its dissemination, its proliferation and greater resistance to chemotherapy. A better understanding of these tumor properties is a major issue to prevent this malignant progression. We focused our research on macro-autophagy, a lysosomal catabolic process essential for cellular homeostasis, and alos on one of its substrates SQSTM1 (Sequestosome or p62). When I started my PhD, a close relationship between autophagy, SQSTM1 and tumor progression had been highlighted. Several members of the autophagic machinery are frequently mutated/deleted in cancers. Paradoxically, autophagy can also allow the survival of tumor cells under hypoxia, nutritional deficiency or chemotherapy. How could we understand these conflicting functions, considering that the only autophagy substrates known are long half-lives proteins, damaged organelles and scaffold SQSTM1? Thus, SQSTM1 is essential for RasV12 driven oncogenesis (A Duran et al, Cancer Cell 2008).

La macroautophagie assure l'homéostasie cellulaire en recyclant du matériel cytosolique obsolète ou délétère et sa dérégulation est associée à plusieurs pathologies. Elle constitue aussi un mécanisme de défense car elle peut éliminer des pathogènes intracellulaires. L'étape cruciale de l'autophagie est la maturation lors de laquelle la vésicule renfermant des substrats cytosoliques, l'autophagosome, fusionne avec des lysosomes et la dégradation a lieu. Nous nous intéressons à la régulation de l'autophagie et aux conséquences de sa perturbation lors des infections, notamment par le virus de la rougeole (VR). Les données de l'équipe montrent qu'il induit et utilise toutes les étapes de l'autophagie, afin de se répliquer efficacement. Mes travaux montrent que des protéines du virus peuvent interagir avec au moins deux protéines cellulaires NDP52 et T6BP qui sont des récepteurs autophagiques (protéines cytosoliques ayant un domaine de liaison aux autophagosomes et un domaine de liaison au substrat à dégrader, par exemple des pathogènes). J'ai alors étudié le rôle des récepteurs autophagiques T6BP, NDP52 et Optineurine dans la réplication virale. J'ai aussi participé à une étude décrivant que NDP52 et Optineurine régulent en plus la maturation. Mes travaux de thèse démontrent un tel double rôle pour T6BP. Cependant, seuls T6BP et NDP52 sont nécessaires à la réplication du VR bien qu'elle requiert la maturation autophagique. Ainsi mes résultats suggèrent d'une part que les trois récepteurs puissent réguler la maturation d'autophagosomes distincts.D'autre part, le VR pourrait exploiter individuellement les autophagosomes dont la maturation dépend de T6BP et NDP52 pour se répliquer / Macroautophagy ensures cell homeostasis through the recycling of obsolete or deleterious cytosolic components and its deregulation is associated with several pathologies. It is also a defense mechanism as it allows the elimination of intracellular pathogens. The most important autophagic step is maturation, during which the cytosolic substrate-containing vesicle, the autophagosome, fuses with lysosomes and the degradation occurs. We study autophagy regulation and the consequences of its disruption during infections and in particular by measles virus (MeV). Our team has shown that MeV induces and exploits all steps of autophagy, to replicate more efficiently. My results indicate that viral proteins can interact with at least two cellular proteins, NDP52 and T6BP, which are autophagy receptors (cytosolic proteins that carry an autophagosome-binding domain and a domain binding substrates that would be degraded, such as intracellular pathogens). I then studied the role of autophagic receptors T6BP, NDP52 and OPTINEURIN in viral replication. I also took part in a study describing NDP52 and OPTINEURIN as autophagosome maturation regulators. My work depicts the same dual role for T6BP. However, only T6BP and NDP52 are necessary for MeV replication even though it requires autophagosome maturation. Thus, my results suggest that the three autophagy receptors might regulate distinct autophagosome maturation on one hand. On the other, MeV could individually exploit autophagosomes, the maturation of which is regulated by T6BP or NDP2 to replicate efficiently

Les immunoglobulines circulantes jouent un rôle critique dans l’homéostasie immune en modulant les fonctions des cellules du système immunitaire. Au cours de ma thèse, j’ai exploré les effets régulateurs des immunoglobulines G thérapeutiques (IVIG) et des immunoglobulines A monomériques circulantes (mIgA) sur l’autophagie et les réponses Th17 respectivement. Les IVIg sont une préparation thérapeutique d’IgG normales poolées. Elles ont utilisées comme agent anti-inflammatoire dans le traitement de maladies auto-immunes et inflammatoires variées. Cependant, les mécanismes ne sont pas complètement élucidés et plusieurs mécanismes mutuels et non exclusifs ont été proposés. L’autophagie est un important processus biologique impliquant la dégradation lysosomale des composants cellulaires endommagés et des protéines mal repliées. Il y a plusieurs preuves montrant l’implication de l’autophagie dans les maladies auto-immunes et auto-inflammatoires incluant la découverte de polymorphismes dans des gènes liés à l’autophagie. J’ai montré que l’induction de l’autophagie par les IVIG représente un nouveau mécanisme d’action permettant leur effet thérapeutique dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Les Th17 représentent une cible attractive pour traiter plusieurs maladies inflammatoires et auto-immunes. Malgré le fait qu’elles sont le deuxième anticorps le plus abondant dans la circulation, la function immunorégulatrice des IgA n’est relativement pas explorée. J’ai montré que les IgA monomériques (mIgA) inhibent la différentiation et l’amplification des cellules Th17 humaines et la production de leur cytokine effectrice IL-17A. / Circulating immunoglobulins play a critical role in the immune homeostasis by modulating the functions of immune cells. In my thesis, I investigated the regulatory effects of therapeutic immunoglobulin G (IVIG) and circulating monomeric immunoglobulin A (mIgA) on autophagy and human Th17 response respectively. IVIG is a therapeutic preparation of pooled normal IgG. It is used as an anti-inflammatory agent in the treatment of a wide variety of autoimmune and inflammatory diseases. However, the mechanisms are not yet fully elucidated and several mutually non-exclusive mechanisms have been proposed. Autophagy is an important biological process involving lysosomal degradation of damaged cellular components and misfolded proteins. There are several evidences that support the involvement of autophagy in autoimmune and auto- inflammatory disorders including the discovery of polymorphisms in autophagy-related genes. I show that induction of autophagy by IVIG represents a novel mechanism of action in achieving therapeutic effect in autoimmune and inflammatory diseases. Th17 cells represent an attractive target to treat several inflammatory and autoimmune diseases. Despite being second most abundant antibody in the circulation, the immunoregulatory function of IgA is relatively unexplored. I have shown that monomeric IgA (mIgA) inhibits differentiation and amplification of human Th17 cells and the production of their effector cytokine IL-17A.

Le virus de la rougeole est un agent pathogène responsable d’immunosuppressions transitoires mais sévères chez les individus infectés. L’infection par ce virus peut ainsi mener à l’établissement d’infections secondaires opportunistes, souvent décrites chez les patients rougeoleux. Cependant, la contribution du virus de la rougeole sur des infections secondaires à l’échelle de la cellule co-infectée n’a jamais fait l’objet d’études. Notre équipe à précédemment démontré que le virus de la rougeole induit une autophagie productive dans les cellules infectées, requise pour une réplication optimale du virus. À l’opposé, certains pathogènes comme la bactérie Salmonella typhimurium sont restreints par l’autophagie. Le but de cette thèse est d’étudier la contribution de l’autophagie sur la prolifération bactérienne en condition de co-infection avec le virus de la rougeole. Au cours du projet, nous avons identifié que dans les cellules co-infectées avec le virus de la rougeole, la bactérie Salmonella typhimurium hyperprolifère. Cette prolifération intense prend place essentiellement dans des cellules multinucléées géantes (syncytia) formées par le virus. En outre, la bactérie, normalement localisée dans une vacuole cellulaire, se localise dans le cytosol de ces syncytia et semble insensible à l’autophagie. Au cours de cette thèse, nous avons identifié que le facteur antimicrobien TBK1 pourrait être détourné par l’infection virale, contribuant ainsi à l’échappement de la bactérie à l’autophagie. Ce travail de thèse met ainsi en évidence une nouvelle possibilité d’échappement de bactéries à l’autophagie lors d’une co-infection virale. / Measles virus is a pathogenic agent responsible for transient but severe immunosuppression in infected individuals. The infection can lead to the establishment of secondary infections, frequently described in measles virus infected patients. Nevertheless, Measles virus contribution to secondary infection at cell scale level have never been studied yet. Our team has previously described that Measles virus induce a fully functional autophagy in infected cells, which is mandatory for an efficient viral replication. On the opposite, some pathogens, as the bacteria Salmonella typhimurium are restricted by autophagy. The aim of this PhD project is to study the contribution of autophagy on bacterial proliferation upon Measles virus co-infection at cell level. During this project, we have identified that in Measles virus coinfected cells, Salmonella typhimurium hyperproliferates. This exacerbated proliferation takes place in multinucleated giant cells induced by the virus, which are called syncytia. In addition, the bacteria, which is normally localized in cellular vacuole, is localized directly inside the cytosol of syncytia. Furthermore, cytosolic bacteria appears to be insensitive to autophagy. During this PhD project, we have identified that the cellular factor TBK1 could be hijack by the viral infection. Thus, this could allow the auophagic escape of the bacteria. This study highlight a new opportunity of autophagic escape of bacteria during a viral co-infection.

L’autophagie est un mécanisme cellulaire complexe, nécessitant plus de 40 protéines ATGs (AuTophaGy related), impliqué dans le maintien de l’homéostasie cellulaire. Sa dérégulation a été décrite comme une cause possible de la tumorigénèse. Nos travaux ont montré dans une cohorte de 80 patientes atteintes de cancer du sein, que l’expression du gène codant la protéine ATG9A, jouant un rôle dans les étapes précoces de l’autophagie, est plus importante dans les tissus cancéreux des patientes de type triple négatif. Afin d’étudier le rôle d’ATG9A dans la lignée de cancer du sein triple négatif MDA-MB-436, nous avons développé deux modèles d’extinction du gène ATG9A à l’aide de sh-ARN ou de la technique CRISPR-Cas9. Ces modèles d’extinction présentent un blocage de l’autophagie via une diminution de la dégradation des autophagosomes. Nous avons également montré une inhibition des phénotypes cancéreux in vitro et in vivo des cellules sh-ATG9A comparé aux cellules contrôles. Cependant, nous n’avons observé aucune différence de phénotypes cancéreux entre le modèle CRISPR-Cas9, contrairement au modèle sh-RNA, nous avons émis l’hypothèse que l’ARNm d’ATG9A pourrait jouer un rôle dans la maintenance des phénotypes cancéreux via l’expression d’une isoforme de la protéine ATG9A, exprimée après mutation de la séquence d’ATG9A par le système CRISPR-Cas9 ou via son interaction avec des ARN non codants régulateurs. Si cette hypothèse est confirmée, cet ARNm pourrait devenir une cible thérapeutique dans les cancers du sein triple négatif pour lesquels aucune thérapie ciblée n’existe actuellement. / Autophagy is an intracellular process which contributes to the maintenance of cell homeostasis. The deregulation of this complex process, which requires more than 40 ATG proteins, has been shown to be involved in tumor development. In our laboratory, we analyzed a cohort of 80 breast cancers and demonstrated that ATG9A gene expression is increased in triple negative breast cancer samples compared to adjacent healthy tissues. We then studied the role of ATG9A in the triple negative breast cancer cell line MDA-MB-436 using two extinction models created with the sh-RNA or the CRISPR-Cas9 technology. Our two extinction models presented a blockade of autophagy, due to a decrease of autophagosome degradation. We also observed a decrease of in vitro and in vivo cancer phenotypes, such as proliferation, invasion or in vivo tumor growth, of sh-ATG9A cells compared to control cells. However, we did not observe any difference of cancer phenotypes between the CRISPR-CAS9 cells and the control ones. Since we still detected the presence of the ATG9A mRNA in the CRISPR models but not in the sh-RNA models, we hypothesized that this mRNA might play a role in the maintenance of breast cancer phenotypes in these cells, either by the expression of a truncated isoform of the ATG9A protein from the mutated ATG9A mRNA obtained after the action of the CRISPR-Cas9 system, or its interaction with non-coding mRNAs. If proven, this could establish ATG9A mRNA as a potential therapeutic target in triple negative breast cancers for which no targeted therapy is currently available.

L'objectif de ces travaux de thèse était d'étudier l'implication de l'autophagie dans le cancer via l'analyse de deux protéines QSOX1 et GABARAPL1. La protéine QSOX1 possède deux isoformes majoritaires QSOX1-S et QSOX1-L et est impliquée dans le repliement correct des protéines par la création de ponts disulfures. Des études de notre laboratoire ont également mis en évidence que QSOX1-S est impliquée dans laprotection contre les stress et le cancer. En effet, l'expression de QSOX1-S est induite suite à un stress oxydant ou un stress du réticulum endoplasmique et protège les cellules contre la mort induite par ces stress. De plus, QSOX1-S réduit les phénotypes des cellules de cancer du sein in vitro et la croissance tumorale in vivo. Néanmoins, le rôle de QSOX1 dans le cancer est complexe et diffère selon les types de cancer, principalement à cause de l'existence de ces différents transcrits. Etant donné le rôle de QSOX1-S dans les stress et le cancer, deux mécanismes étroitement liés à l'autophagie, nous avons étudié le rôle de QSOX1-S dans l'autophagie. Nos résultats ont permis de mettre en évidence que l'expression de QSOX1-S augmente suite à l'induction de l'autophagie et permet le maintien de l'homéostasie cellulaire.Nous avons également démontré que QSOX1-S inhibe le flux autophagique en inhibant la fusion autophagosome/lysosome et pourrait réduire l'invasion des cellules de cancer du sein par sa fonction dans l'autophagie. La protéine GABARAPL1 appartient à la famille ATG8 et sous-famille GABARAP dont les membres sont impliqués dans l'autophagie. Il a été mis en évidence au sein de notre laboratoire que GABARAPL1 est associée aux autophagosomes lors de l'autophagie. Les membres de la famille GABARAP interviendraient lors des étapes tardives de l'autophagie. Un rôle de la protéine GABARAPL1 dans la dégradation du glycogène par autophagie, appelée glycophagie, a également été mis en évidence, suggérant une fonction de cette protéine dans le métabolisme. De plus, GABARAPL1 inhibe les phénotypes des cellules de cancer du sein in vitro et la croissance tumorale in vivo, suggérant un rôle de suppresseur de tumeur de cette protéine. Au vu du rôle de GABARAPL1 dans le cancer et l'autophagie, nous avons poursuivi et approfondi le rôle de cette protéine dans l'autophagie et étudié l'implication de l'autophagiedans les fonctions de GABARAPL1 liées aux cellules cancéreuses. Nous avons mis en évidence que GABARAPL1 agit au niveau des étapes précoces et tardives de l'autophagie de manière dépendante ou indépendante de sa liaison aux autophagosomes. De façon intéressante, nosrésultats montrent que la fonction de suppresseur de tumeur de GABARAPL1 semble indépendante de sa liaison aux autophagosomes. Nos résultats ont également mis en évidence que GABARAPL1 joue un rôle important dans la régulation du métabolisme cellulaire et dansla régulation de l'homéostasie mitochondriale via l'autophagie qui pourrait expliquer son rôle dans le cancer. L'ensemble de ces travaux ont permis de mieux caractériser et d'identifier des liens entre autophagie, stress cellulaire, métabolisme et cancer. / The aim of my thesis was to study the role of QSOX1 and GABARAPL1 (GL1) in autophagy and cancer. QSOX1 protein has been shown to be involved in the regulation of protein folding and is associated with protection against cellular stress and cancer. Given the function of QSOX1 in stress and cancer, two processes which have been previously linked to autophagy, we have studied the role of QSOX1 in autophagy. We showed that QSOX1 protein can maintain cellular homeostasis during amino acids starvation. Our results also indicated that QSOX1 inhibits autophagy through the inhibition of autophagosome/lysosome fusion which could explain the role of QSOX1 on cell invasion. The GL1 protein, belonging to the ATG8 family and GABARAP subfamily, is associated with autophagosomes during autophagy and have a tumor suppressor role. Given the function of GL1 in cancer and autophagy, we aimed to characterize the role of GL1 in autophagy and determine whether GL1 conjugation to autophagosomes is necessary for its tumor suppressive functions. Our results demonstrated that GL1 presents different regulatory functions during early and later stages of autophagy. Sorne of these functions seem to be independent of its conjugation to autophagosomes. Interestingly, GLl tumor suppressive function appeared independent of its conjugation to autophagosomes. Our results also demonstrated that GL1 play an important role in the regulation of metabolism and mitochondrial homeostasis through autophagy, function which could explain its role in cancer. Together, this work allowed us to establish a link between autophagy, cellular stress, metabolism and cancer

Le cancer colorectal est la deuxième cause de décès par le cancer en Amérique du Nord. Il a été démontré que l’intégrine α6β4 est surexprimée dans les tumeurs primaires colorectales et qu’elle a un rôle protumoral. Toutefois, deux variants d’épissage alternatif existe pour la sous-unité intégrine α6 soit, α6A et α6B. Ils possèdent des domaines cytoplasmiques différents laissant croire qu’ils ont également des fonctions différentes. De plus, dans le cancer colorectal humain, une augmentation du ratio des variants α6A/α6B est observée, suggérant ainsi que le variant α6A participerait à la fonction protumorale de l’intégrine α6β4. Toutefois, le rôle précis du variant α6A et sa régulation dans le cancer colorectal humain demeurent inconnus. Les travaux de recherche de cette thèse visent à identifier le rôle du variant α6A dans la carcinogenèse colorectale humaine, en plus de comprendre la régulation de son expression. Dans un premier temps, mes expériences ont confirmé qu’une augmentation du variant α6A est responsable de la surexpression de la sous-unité α6 observée dans le cancer colorectal humain. L’abolition spécifique de ce variant par shARN dans les cellules cancéreuses colorectales humaines a entrainée un ralentissement de la prolifération cellulaire, démontré par les expériences de croissance cellulaire et d’incorporation de BrdU. De plus, cette réduction de la prolifération cellulaire est accompagnée d’une répression importante de la voie Wnt/β-caténine, visualisée par la baisse de la β-caténine active, de sa localisation nucléaire et de son activité transcriptionnelle. La suppression du variant α6A dans les cellules cancéreuses colorectales humaines diminue leur capacité à développer des tumeurs en xénogreffe. Les analyses supplémentaires du mécanisme ont permis de constater que le variant α6A régule la voie Wnt/β-caténine par la dégradation autophagique de la protéine DVL2. De plus, la protéine PRICKLE1, un important médiateur de l’ubiquitination et la dégradation de DVL2, est augmentée par la suppression du variant α6A. Par ailleurs, une forte corrélation positive entre l’expression du variant α6A et MYC a été observée in vitro et in vivo. Mes travaux ont révélé que MYC contrôle l’expression du promoteur de la sous-unité α6 et qu’il favorise l’épissage de l’exon 25. Conséquemment, MYC régulerait l’expression du variant α6A par les facteurs d’épissage ESRP2 et HNRNPA2B1. Ces découvertes démontrent le potentiel de l’utilisation du variant α6A et de son mécanisme comme cible thérapeutique et outil diagnostique.

Les récepteurs membranaires sont des acteurs majeurs des interactions entre la cellule et son environnement. Ils peuvent être à l'origine des signaux de survie, de différentiation, de migration ou bien de mort cellulaire. Les travaux de ce manuscrit ont été faits sur une famille de récepteurs nommés "récepteurs à dépendance". Ils sont caractérisés par leur fonctionnement dans la cellule plutôt que par leur structure: en présence de leurs ligands ces récepteurs induisent un signal de survie et en l'absence de ces mêmes ligands ils induisent un signal actif de mort cellulaire. Deux nouveaux récepteurs à dépendance ont été étudiés: Notch3 et Kremen1 dans le contexte du contrôle de l'homéostasie et plus particulièrement dans le contrôle de la tumorigenèse du cancer du sein. Nous montrons que le récepteur à dépendance Notch3 est perdu dans le cancer du sein, dû à un gain significatif de méthylation, entre le tissu normal et le tissu tumoral dans les patients. Notch3 a également un rôle pro-apoptotique dans les cellules endothéliales dans le cancer du poumon. Des études effectuées sur des cohortes de cancer nous ont permis de voir que le ligand Dickkopf1 (Dkk1), qui lie le récepteur Kremen1, est sur-exprimé dans plusieurs cancers tandis que le récepteur il est perdu dans les cancers. Rétablir l'expression de Kremen1 ou invalider Dkk1 dans la lignée de cancer du sein de type basal MDA-MB 231 conduit à une forte mort cellulaire de type autophagique. En ce qui concerne les enjeux thérapeutiques de ces travaux, nous avons pu sélectionner plusieurs anticorps dirigés contre le domaine extracellulaire de Kremen1, qui induisent la mort des cellules cancéreuses / Membrane receptors are major actors of the interaction between a cell and its environment. They are able to trigger different types of signals such as survival, differentiation, migration or cell death. The work presented in this manuscript has been done on a particular family of receptors called dependence receptors. They are characterized by their function rather than by their structure. In the presence of their ligand they induce a survival signal whereas in the absence of the ligand they induce an active signal of cell death. Two new dependence receptors have been studied: Notch3 and Kremen1, in the context of homeostasis control, and more particularly in the control of breast cancer tumorigenesis. We show that Notch3 dependence receptor is lost in breast cancer, because of a significant gain of methylation observed between the normal tissu and the tumoral tissue within the same patient. Notch3 plays also a pro-apoptotic role in endothelial cells of lung cancer. Experiences carried on cancer cohorts have allowed us to notice that the Dickkopf (Dkk1) ligand, which links the Kremen1 receptor, is over-expressed in several cancers whereas the receptor is lost in different cancers. Restoring Kremen1 expression or disabling Dkk1 in breast cancer basal type MDA-MB 231 cells, leads to large autophagic cell death. Concerning therapeutic approaches, we selected several antibodies against Kremen1 extra-cellular domain, which induce the death of cancer cells

La maladie de Paget est une ostéopathie caractérisée par une augmentation multifocale du remodelage osseux, qui débute par un front de résorption osseuse, suivi d'une formation osseuse excessive, avec un remodelage anarchique et intense. Les ostéoclastes "OCs" impliqués dans la phase initiale sont les cellules responsables dans l'initiation du processus pagétique. Les OCs pagétiques sont caractérisés par une résistance à l'apoptose, et des anomalies du processus de l'autophagie "en particulier défaut d'induction"; afin de voir si ces deux caractéristiques étaient liées, nous avons émis l'hypothèse d’un rôle des complexes Bcl2-Beclin1. Beclin-1 est une protéine inductrice de l'autophagie qui peut lier les protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2; Bcl-2 inhibe alors Beclin-1 "et donc l'induction de l'autophagie" en conservant ses fonctions anti-apoptotiques. Dans le but d'étudier l'impact de l'expression de Bcl2 sur l’autophagie dans les OCs humains, nous avons utilisé un modèle de différenciation in vitro à partir de monocytes dérivés de sang de cordon ombilical, cultivés en présence de RANKL et MCSF pendant 21 jours. Ces conditions permettent d'obtenir des cellules multinucléées au phénotype ostéoclastique. Pour augmenter l’expression de Bcl-2 dans les OCs et analyser son impact sur l’autophagie par interaction avec Beclin-1, les cultures ont été stimulées par TNFα ou RANKL dans le but d'induire une activation de NF-κB. L'expression de Beclin1 et Bcl2 a été confirmée par immunobuvardage dans les OCs. L’autophagie était induite dans les cultures réalisées en conditions stringentes "milieu pauvre en nutriments", sans variation de l'expression de Bcl2 ou Beclin 1 selon les conditions, et sans impact de TNFa ou RANKL. TNFa stimulait de manière significative l'activation de NF-kB dans les cellules HEK mais pas dans les OCs. Toutefois, et quelque soit les conditions, les immunoprécipitations ne permettaient pas de retrouver d'association entre Beclin1 et Bcl2. En revanche, le partenaire d'interaction classique de Beclin1, PI3K type III, était associé à Beclin1. En conclusion, notre travail n'a pas permis d'étudier la formation des complexes Beclin1/Bcl2 et les relations entre apoptose et autophagie, en partie du fait de la complexité du modèle "effets multiples de NF-kB et TNFa" ce qui n'exclut pas l'hypothèse initiale "à ré-évaluer par une méthodologie plus appropriée". En revanche les différentes techniques d'analyse sont maintenant au point pour la poursuite de l'étude. / Abstract : Paget's disease is an osteopathy characterized by a multifocal increase in bone remodeling, which begins with excessive bone resorption followed by increased bone formation. Osteoclasts "OCs" were incriminated in the initiation of the pagetic process. Pagetic OCs are characterized by a resistance to apoptosis, and abnormalities in the process of autophagy “in particular induction defect”. In order to define whether these two characteristics were linked, we hypothesized the role of Bcl2-Beclin1 complexes. Beclin-1 is an autophagy-inducing protein that can bind anti-apoptotic proteins of the Bcl-2 family; Bcl-2 then inhibits Beclin-1 "and thus the induction of autophagy" while retaining its anti-apoptotic functions. To study the impact of Bcl2 expression on autophagy in human OCs, we used an in vitro differentiation model that uses monocytes, which are derived from umbilical cord blood and grown in the presence of RANKL and MCSF for 21 days. These conditions make it possible to obtain multinucleated cells with an osteoclastic phenotype. To increase the expression of Bcl-2 in OCs and analyze its impact on autophagy due to its interaction with Beclin-1, cultures were stimulated with TNFα or RANKL in order to induce NF-κB activation. The expression of Beclin1 and Bcl2 was confirmed by immunoblotting of Ocs cell lysates. Autophagy was induced in cultures carried out under stringent conditions "nutriment-deprived mediun", but we did not observe any variation in the expression of Bcl2 or Beclin 1 according to the culture conditions or TNFα or RANKL stimulation. TNFα significantly stimulated the activation of NF-κB in HEK cells but not in OCs. However, whatever the conditions, results from immunoprecipitaion experiments did not reveal any association between Beclin1 and Bcl2. On the other hand, the classic interaction partner of Beclin1, PI3K type III, was associated with Beclin1. In conclusion, our work did not allow us to demonstrate the formation of Beclin1 / Bcl2 complexes and the relationship between apoptosis and autophagy, partly because of the complexity of the model "multiple effects of NF-κB and TNFα". Our initial hypothesis should thereby be re-evaluated using a more appropriate methodology. On the other hand, the different techniques are now ready for further study.