Toxoplasma gondii, l'agent causal de la toxoplasmose appartient au phylum des Apicomplexes. Comme son nom l'indique, le parasite possède un complexe unique d'organites sécrétoires apicaux, les micronèmes, rhoptries et le conoïde, qui jouent un rôle essentiel dans l’invasion de la cellule hôte et la survie du parasite. T. gondii est devenu un modèle populaire de biologie cellulaire et aussi un outil de référence pour l'étude de l’organisation ultra-structurale et des différentes fonctions des autres parasites du phylum Apicomplexa tel que Plasmodium, l’agent causal de la malaria. Cette thèse porte sur deux facteurs essentiels à la survie du parasite : le complexe adapteur de la clathrine AP1 et la petite GTPase Rab11A qui jouent un rôle crucial dans la régulation de certaines voies du trafic intracellulaire de T. gondii. Ainsi, nos travaux ont permis de démontrer un rôle pour AP1 dans le triage différentiel et le transport vésiculaire des protéines MIC et ROP depuis le Trans-Golgi-Network (TGN) et les compartiments endosomaux, respectivement. D’autre part, nos résultats ont révélé un rôle original de AP1 dans la division parasitaire aux stages tardifs de la cytokinèse. Nous avons également identifié un partenaire de AP1, la protéine unique de T. gondii possédant un domaine ENTH : EpsL (pour Espin-Like Protein). Dans les autres Eucaryotes, les protéines epsines sont connues pour activer la formation des vésicules à clathrine en co-opération avec les complexes AP1 et AP2. Nos résultats ont effectivement démontré un rôle de EpsL, similaire à AP1, pour la biogénèse des rhoptries et micronèmes. Nous avons, dans un deuxième temps, examiné les différentes fonctions de la petite GTPase Rab11A. Notre étude par vidéo-microscopie, semble indiquer que Rab11A régule le transport de vésicules depuis le TGN vers la périphérie cellulaire et en particulier, les pôles basal et apical du parasite. Après sur-production de la forme mutée inactive de Rab11A, nous avons démontré un nouveau rôle de la protéine dans la sécrétion des protéines membranaires de surface et dans l'exocytose des granules denses, lors de l'invasion de la cellule hôte mais aussi durant la réplication parasitaire. Finalement, des expériences de pull-down ont permis d’identifier un partenaire intéressant liant Rab11A seulement sous sa forme activée, la protéine unique de T. gondii contenant un domaine HOOK (TgHOOK), que nous avons caractérisée au niveau fonctionnel. Nos résultats suggèrent que TgHOOK régule le transport des vésicules positives pour Rab11A d’une manière dépendante des microtubules. Par conséquent, cette dernière étude a permis de révéler de nouveaux aspects encore inexplorés, bien qu’essentiels, des mécanismes régulant la sécrétion de molécules à la surface parasitaire. / Toxoplasma gondii, the causative agent for the disease Toxoplasmosis belongs to the phylum Apicomplexa. As the name implies, the parasite possesses a unique complex of apical secretory organelles namely the micronemes, rhoptries and conoid, which favor host cell invasion and intracellular survival. T.gondii has become a popular cell biology model and also a reference tool for studying the structure and functions of other important parasites that belong to the same phylum, such as plasmodium, but also higher eukaryotes. The recent advances in dissecting protein trafficking pathways have led to a better understanding of the biogenesis of apical organelles and also to the identification of crucial protein molecules that could determine the fate of the parasite. This thesis focuses on two different molecules, the Clathrin Adaptor complex AP1 and the small GTPase Rab11A that play a crucial role in distinct trafficking pathways of the parasite contributing to a wide range of functions. First, we reveal a role of AP1 in the differential sorting of microneme and rhoptry proteins at the Tran-Golgi-Network and endosomal level, respectively. Accordingly, depletion of AP1 leads to a defect in apical organelle biogenesis. In addition, we reveal an original role of AP1 in parasite division by regulating late stages of cytokinesis. We also identified and studied a partner of AP1, the unique ENTH domain containing protein of the parasite, EpsL (for Espin-like protein). In other Eukaryotes, epsin proteins are well known regulators of clathrin-mediated vesicular budding in co-operation with AP1 and AP2. We demonstrated that EpsL shares similar functions to AP1 in regulating rhoptry and microneme formation. We next worked on the small GTPase Rab11A and defined the dynamics of the protein within the parasite by live imaging. In addition to its known role in cytokinesis, we unravelled a novel function for the molecule in the secretion of surface membrane proteins and the exocytosis of dense granules during both, parasite invasion and replication. Further, pull down experiments on active Rab11A helped us fish an interesting partner molecule, the unique HOOK-domain containing protein that we functionally characterized for the first time in T.gondii. Our data suggest a role of Rab11A in microtubule-dependent transport of vesicules in a HOOK-regulated manner. Therefore, our study provides novel molecular insights into a yet unexplored but essential aspect of constitutive secretion in the parasite.

SUMMARYThe diversity of cancer molecular origins associated with the genetic variability of patients has encouraged the development of chemotherapeutic treatments adapted not only to the target tumor, but also to a specific patient. This personalized strategy is based on cancer biomarkers allowing a better identification and characterization of each tumor where predictive biomarkers provide the distinction between various factors indicative of the response to the treatment. In this context, several studies highlighted the role of the solute carrier transporter family 22 (solute carriers 22 or SLC22) in the uptake of platinum anticancer drugs. This mechanism being not well understood, our work intends to establish the potential role of SLC22 member A18 (SLC22A18) as predictive biomarker in the aim to help to a better targeted chemotherapeutic strategy for each patient. We optimized a system overexpressing SLC22A18 stably or transiently in HeLa cancer cell line. SLC22A18 expression was confirmed by qRT-PCR, western blotting, microscopy and flow cytometry. The cell lines were treated with taxane, anthracyclin, vinca alkaloid and nitrosoureas anticancer drug families. We showed that doxorubicin, camptothecin, chloroquine, tetracycline and carmustin had no effect on the cell viability assays suggesting that they are not substrates of SLC22A18. Interestingly, the cell line was sensitized in the presence of antimitotic drug with a sensitivity factor of 2.7 in the presence of paclitaxel, 1.4 with docetaxel, 1.8 with vinblastin and 2.2 in the presence of vincristine. To confirm these results, we elaborated a SLC22A18 knockdown cell line in HS683 cells using siRNA technology. The downexpression of SLC22A18 was correlated to a tendency to resist to the accumulation of paclitaxel thereby confirming the previous results. Simultaneously, a knockout cell line was established using the transcription activator-like effectors nuclease (TALEN) technology in U373 cell line. Our studies constitute a robust base of knowledge for further investigation on SLC22A18 transporter as a predictive biomarker promoting antimitotic treatment in tumors where this transporter is detected. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les tumeurs sont, au moins en partie, des maladies de la régulation du cycle cellulaire. Le point de restriction (R) est un point fondamental du cycle cellulaire où les cascades de signalisation mitogéniques (y compris leurs perversions oncogènes) et l'état métabolique des cellules sont intégrés pour engager le cycle de division cellulaire. Les CDK4 et CDK6 sont les premières CDKs à être activées en réponse aux signaux de prolifération cellulaire.En initiant la phosphorylation inactivatrice de l'oncosuppresseur central pRb, les CDK4 / 6 liées aux cyclines D jouent un rôle essentiel dans le passage du point R et donc dans la décision de multiplication cellulaire, en particulier dans la plupart des cellules cancéreuses dans lesquelles l'activité de CDK4 est fortement dérégulée. Les médicaments inhibiteurs de CDK4 / 6 sont maintenant évalués dans la plupart des cancers dans de nombreux essais cliniques. Le plus avancé (Palbociclib-PD0332991) a été approuvé en 2015 par la FDA pour le traitement des cancers métastatiques du sein. Notre groupe a identifié la phosphorylation activatrice sur la Thr172 comme l'étape hautement régulée qui détermine l'activation de CDK4. La question de savoir si les phosphorylations de CDK4 et de CDK6 sont catalysées par la seule « CDK-activating kinase » (CAK, cycline H-CDK4-Mat1) reste incertaine. En utilisant des cellules de cancer colorectal (HCT116) exprimant une version de CDK7 spécifiquement inhibable (dite « analog sensitive »), nous avons participé à une étude qui démontre, d’une part, une implication cruciale de la CDK7 dans la phosphorylation / activation de CDK4 et CDK6 et, d’autre part, l'existence de kinase(s) activatrice(s) de la CDK4 différente(s) de la CDK7. De plus, cette étude a démontré que l'activité de la CDK7 était conditionnée, au moins en partie, par la liaison de p21 à la CDK4, laquelle augmentait en réponse à l'inhibition de CDK7. L’augmentation de cette liaison coïncidait avec la disparition de la phosphorylation la plus abondante de p21, que nous avons localisée (par des analyses d'électrophorèse bidimensionnelle) sur la Ser130 et que nous avons montré être catalysée par la CDK4 et la CDK2. De manière surprenante, la phosphorylation sur Ser130 de p21 était inhibée non seulement par l'inhibition de CDK7, mais également par la Roscovitine et le CR8 (inhibiteurs de CDK2) et le Palbociclib. Ensemble, ces observations suggèraient que l'inactivation de pRb et le passage de R sont contrôlés par des mécanismes de rétroaction positive dépendants de la CDK7 médiés par la phosphorylation de la p21 par la CDK4 et la CDK2 pour faciliter et maintenir l'activation de la CDK4. De plus, nos résultats confirmaient l’hypothèse de l'existence kinase(s) activatrice(s) de la CDK4 autre(s) que la CDK7. Notre groupe avait démontré précédemment que la régulation de la phosphorylation de la CDK4 ne s'applique pas à son homologue CDK6, ce qui s'expliquait par l'absence d'une proline critique dans le domaine phosphoaccepteur (QMALTPVVVT dans CDK4 vs QMALTSVVVT dans CDK6). Ces données iniquaient que la ou les kinase (s) responsable(s) de la phosphorylation sur Thr172 de CDK4 devrai(en)t être dirigée(s) par la proline 173 uniquement présente dans la CDK4 (« proline-directed kinase(s) »).L'objectif principal de cette thèse est l'identification de kinase(s) impliquée(s) dans cette phosphorylation. Nous avons donc sélectionné une liste restreinte de « proline-directed kinases » (PDK) requises pour la prolifération cellulaire. Parmi celles-ci, les JNK, qui sont des PDKs, sont des interacteurs de p21 et CDK4 et peuvent avoir un rôle oncogène. De manière importante, nous avons observé que les JNKs, mais pas la CAK / CDK7, phosphorylaient in vitro la p21 et la CDK4 liée aux cyclines D. Les JNKs phosphorylaient également p21 sur ses trois sites P-T/S (Thr57, Ser130, Ser98). En mutant ces sites (T57A, S130A, S98A, T57A / S130A), nous avons montré que la phosphorylation de p21 par les JNKs n'est pas nécessaire pour la phosphorylation et l'activation de la CDK4 liée à p21. Par conséquent, in vitro les JNKs peuvent activer les complexes CDK4 liés à la p21, en agissant d’une part comme des kinases phosphorylant directement la CDK4 dans les complexes de cycline D-CDK4 stabilisés par la liaison de p21 et d’autre part en phosphorylant indépendamment des résidus de p21 impliqués dans l'activation de CDK4 dépendante de la CAK. Pour démontrer la relevance in vivo du rôle des JNKs comme kinases activatrices de la CDK4, nous avons analysé l'effet de leur inhibition dans les lignées de cellules tumorales T98G et MCF-7, les cellules MEF et des cellules CHO transfectées: dans tous ces cas, l'inhibition des JNKs, y compris l'inhibition spécifique de l'activité de JNK2 par une approche de génétique chimique en collaboration avec le groupe de Roger Davis, a réduit l'entrée du cycle cellulaire, et la phosphorylation et l'activation des complexes de cycline D1-CDK4. De manière intéressante, l’activation des complexes de cycline D3-CDK4 n’était pas affectée par l’inhibition des JNKs, apparemment parce que ces complexes étaient principalement associés à la p27 plutôt qu’à la p21. Mis ensemble, ces différents résultats nous amènent à proposer un nouveau modèle dans lequel différentes kinases activatrices de la CDK4, y compris les JNKs (indépendamment des phosphorylations de p21) et la CAK/CDK7 (de manière dépendante des phosphorylations de p21), coopèrent pour initier et maintenir l'activation de la CDK4 et générer la décision du cycle cellulaire. Cette nouvelle compréhension pourrait révéler de nouveaux mécanismes ciblables dans une perspective thérapeutique anti-cancéreuse. / Tumors are, at least in part, diseases of cell cycle regulation. The restriction (R) point is a fundamental point of the cell cycle in which mitogenic signaling cascades (including their oncogenic perversions) and cell metabolic status are integrated to commit the cell division cycle. CDK4 and CDK6 are the first CDKs to be activated in response to cell proliferation signals. By initiating the inactivating phosphorylation of the central oncosuppressor pRb, cyclin D-bound CDK4/6 play an essential role at the passage through R and thus in the cell multiplication decision, especially in most cancer cells in which CDK4 activity is highly deregulated. CDK4/6 inhibitory drugs are now evaluated in many clinical trials against most cancers, and the most advanced (Palbociclib-PD0332991) was approved in 2015 by FDA for treatment of metastatic breast cancers. Our group has identified the activating Thr172 phosphorylation as the highly regulated step that determines CDK4 activation. Whether CDK4 and CDK6 phosphorylations are catalyzed by the sole CAK (cyclin H-CDK7-Mat1) remains unclear. In analogue-sensitive CDK7 (as/as) mutant HCT116 cells in which CDK7 can be specifically inhibited, we participated to a study demonstrating a crucial CDK7 involvement in phosphorylation/activation of CDK4 and CDK6 and existence of non-CDK7 CDK4 activating kinase(s). Moreover, this study demonstrated that CDK7 activity was conditioned, at least in part, by p21 binding to CDK4, which increased in response to CDK7 inhibition. This coincided with disappearance of the most abundant phosphorylation of p21, which was localized (by 2D-gel electrophoresis analyses) at Ser130 and found to be catalyzed by both CDK4 and CDK2. Surprisingly, Ser130 p21 phosphorylation was not inhibited only by CDK7 inhibition, but also by Roscovitine and CR8 (CDK2 inhibitors) and Palbociclib. All together, these observations suggested that pRb inactivation and R passage are controlled by CDK7-dependent positive feedbacks mediated by p21 phosphorylation by CDK4 and CDK2 to sustain CDK4 activation. Importantly, these results confirm the hypothesis of a non-CDK7 CDK4 activating kinase(s). Our group has previously demonstrated that the regulation of CDK4 phosphorylation does not apply to its homologue CDK6, which was explained by the lack of a critical proline in the phospho-acceptor domain (QMALTPVVVT in CDK4 vs QMALTSVVVT in CDK6). These data have indicated that the activity of kinase(s) responsible for Thr172 phosphorylation of CDK4 should be directed by the unique proline 173 of CDK4 (proline-directed kinase(s)). The primary objective of this thesis is the identification of kinase(s) involved in this phosphorylation. We thus selected a shortlist of proline-directed kinases (PDKs) required for cell proliferation. Among them JNKs, which are PDKs, are interactors of p21 and CDK4 and can have an oncogenic role. Importantly, we observed that JNKs, but not CAK/CDK7, did phosphorylate CDK4 in vitro in their complexes with cyclins D stabilized by p21 binding. JNKs also phosphorylated p21 in the three P-T/S phosphorylation sites (Thr57, Ser130, Ser98). Mutating p21 phosphorylation sites (T57A,S130A,S98A,T57A/S130A) we also demonstrated that in vitro, the phosphorylation of p21 by JNKs is not required for the phosphorylation and activation of p21-bound CDK4. Therefore, in vitro JNKs might activate p21-bound CDK4 complexes by acting as a direct CDK4-activating kinases for cyclin D-CDK4 complexes stabilized by p21 binding and also by independently phosphorylating p21 residues involved in CAK-dependent activation of CDK4. To demonstrate the relevance of the role of JNKs as possible CDK4-activating kinases in vivo we analyzed the effect of their inhibition in T98G and MCF-7 tumor cell lines, MEFs and transfected CHO cells: in all these cases, inhibition of JNKs, including specific inhibition of JNK2 activity by a chemical genetic approach in collaboration with Roger Davis group, reduced the cell cycle entry and phosphorylation and activation of cyclin D1-CDK4 complexes. Interestingly, the activation of cyclin D3-CDK4 complexes was not affected by the JNK inhibition, apparently because these complexes were mainly associated with p27 instead of p21. Putting together all these results, we propose a new model in which different CDK4-activating kinases, including JNKs (independently of p21 phosphorylation) and CAK/CDK7 (dependently on p21 phosphorylation), cooperate to initiate and maintain the activation of CDK4 and generate the cell cycle decision. This new understanding may reveal new druggable mechanisms and anti-cancer therapeutic targets. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez les eucaryotes, le complexe kinase TORC1 (Target Of Rapamycin Complex 1) joue un rôle central dans le contrôle de la croissance cellulaire. Il intègre de nombreux signaux et agit en modulant l’état de phosphorylation de différents effecteurs, principalement des protéines impliquées dans des processus anaboliques ou cataboliques. Parmi ces signaux, on distingue notamment les acides aminés. Ces derniers agissent sur TORC1 via l’action de protéines de la famille des GTPases Rag, elles-mêmes régulées par des facteurs GEF et GAP. Des études récentes sur des cellules mammifères ont mis en évidence l’existence de senseurs d'acides aminés, capables de moduler l'activité des facteurs GEF et GAP. Chez la levure, ces senseurs restent toutefois inconnus. Chez la levure, TORC1 contrôle la fonction de plusieurs protéines y compris des transporteurs d'acides aminés de la membrane plasmique, comme la perméase générale des acides aminés, Gap1. C’est via sa branche de signalisation Tap2-PP2A/Npr1 que TORC1 contrôle l'ubiquitylation et le trafic intracellulaire de ces transporteurs, et ceci, en modulant l’activité d’adaptateurs de type α-arrestine de l'ubiquitine-ligase Rsp5.Dans ce travail, nous avons combiné des approches de génétique et de biochimie chez la levure afin d’étudier la régulation de TORC1 et son rôle dans l'endocytose en réponse au substrat de Gap1, la perméase générale des acide aminés, et de Can1, la perméase spécifique de l'arginine.Dans la première et la deuxième partie de ce travail, je décris ma contribution à l'étude qui visait à élucider le mécanisme d'ubiquitylation de Gap1 et de Can1 induite par le transport de leurs substrats. Le modèle déduit de ce travail propose que cette régulation négative n'est pas due à l'accumulation intracellulaire des acides aminés transportés, mais à un changement conformationnel des perméases, couplé à la réaction de transport et qui fait apparaitre un état ouvert vers l'intérieur, entraînant ainsi le remodelage de la queue cytoplasmique N-terminale et en conséquence l’exposition d'un site de liaison caché pour des adaptateurs de Rsp5 de type α-arrestine. Dans le cas de Can1, l'α-arrestine principale impliquée est Art1 et doit être stimulée via TORC1. Cependant, les α-arrestines Bul1/2, impliquées dans la régulation négative de Gap1, sont capables de promouvoir son ubiquitylation induite par le transport de substrat, qu'elles aient ou non été stimulées via TORC1. Nous fournissons également des preuves que d'autres perméases d'acides aminés spécifiques (Mup1, Lyp1) sont régulées par leurs propres substrats d'une manière similaire à Can1.Dans la dernière partie de ce travail, nous avons étudié le mécanisme par lequel le transport des acides aminés chez la levure stimule l'activité de TORC1 via les GTPases Rag, Gtr1 et Gtr2. En analysant en Western Blot l’état de phosphorylation de Npr1 et Sch9, deux kinases effectrices de TORC1, nous avons révélé que le signal général qui déclenche l'activation Gtr-dépendante de TORC1 est le flux de H+ couplé au transport des acides aminés généré par des symporteurs H+/acide-aminés. Dans ce contexte, nous avons identifié la pompe à H+ de la membrane plasmique, Pma1, comme étant un régulateur essentiel de l'activité de TORC1. L'activité de transport de Pma1 étant elle-même stimulée par une augmentation des protons cytosoliques, nous suggérons que Pma1 module TORC1 par un effet de signalisation.Collectivement, nos résultats fournissent de nouvelles perspectives sur le rôle central de TORC1 dans le contrôle des transporteurs de nutriments chez la levure. / The Target of Rapamycin Complex 1 (TORC1) plays a pivotal role in controlling cell growth in probably all eukaryotic organisms. It operates by integrating upstream signals like growth factors and nutrients to modulate by phosphorylation multiple downstream effectors, mostly proteins involved in anabolic or catabolic processes. Among the various signals that impinge on TORC1, nitrogen sources, in particular amino acids are primordial input signals modulating TORC1 activity through the conserved Rag family of GTPases. Recent studies in mammals have shed the light on the existence of various sensor systems of internal amino acids that modulate the activity of the GEF and GAP factors acting on the Rag GTPases. Yet, in yeast the amino acid sensing events acting upstream of the Rag GTPase (named Gtr1 and Gtr2) regulators remain poorly known. Yeast TORC1 controls the function of many proteins including several plasma membrane amino acid transporters, e.g. Gap1, the general amino acid permease. It does so via the Tap2-PP2A/Npr1-signaling branch that controls the ubiquitylation and intracellular trafficking of these proteins through regulation of α-arrestin-type adaptors of the ubiquitin-ligase Rsp5. In this work, we combined yeast genetics and biochemical assays to study TORC1 regulation by amino acids and to illustrate the role of TORC1 in substrate-transport mediated endocytosis of Gap1 and of the arginine specific permease, Can1. In the first and second part of this work, I describe my contribution to the study that aimed at elucidating the mechanism of substrate-transport-mediated ubiquitylation and endocytosis of Gap1 and Can1. The model deduced from this work states that this down-regulation is not due to intracellular accumulation of the transported amino acids, but to substrate-transport-induced conformational transition of the transporters to an inward-facing state, resulting in remodeling of their N-terminal cytoplasmic tail and subsequent exposure of a hidden binding site for α-arrestin-like adaptors of Rsp5. In the case of Can1, the main α-arrestin involved is Art1 and needs be stimulated via TORC1. The Bul1/2 α-arrestins involved in Gap1 down-regulation, however, are able to promote its substrate-transport-elicited ubiquitylation regardless of whether they have been stimulated via TORC1 or not. We also provide evidence that other specific amino acid permeases (Mup1, Lyp1) are regulated by their own substrates in a manner similar to Can1. In the last part of this work, we investigated how amino acid uptake by yeast cells triggers Rag/Gtr-dependent activation of TORC1. By assaying the phosphorylation on western blot of two TORC1-downstream effectors, the Npr1 and Sch9 kinases, we showed that uptake by Gap1 of ß-alanine, which cannot be used as a nitrogen source, unexpectedly stimulates TORC1 activity. Further analysis of this response allowed us to show that the general signal triggering Gtr-dependent activation of TORC1 in response to amino acid uptake is the influx of H+ coupled to transport via H+/amino-acid symporters. Furthermore, we identified Pma1, the H+-ATPase establishing the H+ gradient at the plasma membrane, as a central player of this control of TORC1 activity. As the transport activity of Pma1 itself is known to be stimulated by an increase of cytosolic protons, we suggest that Pma1 modulates TORC1 via signaling. Altogether, our results provide new insights on the central role of TORC1 in control of nutrient permeases in yeast. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La vacuole de la levure joue un rôle dans le stockage de nutriments, la dégradation des macromolécules et le recyclage de métabolites. En accord avec ces fonctions, des protéines se trouvant à la membrane vacuolaire catalysent le transport de divers composés à travers la membrane. Ceci permet par exemple à la vacuole d’accumuler un grand stock d’arginine et d’autres acides aminés cationiques ainsi que de mobiliser des acides aminés durant une carence en azote. Par ailleurs, les scientifiques soupçonnent l’existence d’un transporteur de cystéine, essentiel au contrôle redox de la vacuole et à la protéolyse. Afin d’étudier plus en détail le transport d’acides aminés dans la vacuole, nous avons mis au point un protocole d’isolement de vacuoles intactes suivi de tests d’entrée d’acides aminés. Dans un premier temps, cela nous a permis de caractériser pour la première fois un transport de cystéine dans les vacuoles intactes. En combinant des analyses bioinformatiques avec un screening d’une collection de souches mutantes pour une sensibilité à la cystéine ou la cystine (un dimère de cystéine), nous avons pu proposer une liste de gènes candidats codant pour un transporteur de cystéine à la membrane vacuolaire. Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé la protéine Ypq2 comme un facilitateur de haute affinité catalysant l’export d’arginine hors de la vacuole en condition de carence en azote. En outre, nous avons identifié un nouveau transporteur, Vat1, nécessaire à l’établissement du stock d’arginine vacuolaire. Nos résultats sont conciliables avec l’existence d’un couplage fonctionnel entre les voies de sortie et d’import d’arginine dans la vacuole. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La transplantation cardiaque est aujourd'hui la seule option de traitement à long terme pour les patients souffrant d'insuffisance cardiaque terminale. Malgré des progrès considérables dans les traitements immunosuppresseurs, le rejet d'allogreffe reste une cause majeure de la perte du greffon. Dans ce domaine, des études récentes ont souligné l'importance du rejet humoral (AMR) comme un facteur contributif important à l’évolution, précoce ou tardive, de la maladie vasculaire du greffon et, in fine, à la perte de ce greffon. La pierre angulaire du diagnostic de rejet repose sur la biopsie endomyocardique (BEM) et l'évaluation histopathologique classique. Cependant, les épisodes de rejet observés sont aujourd'hui plus rares et plus complexes qu'auparavant, du fait de la présence de formes tronquées, indolentes et mixtes empêchant un diagnostic précis avec une évaluation conventionnelle. En outre, la BEM est une procédure invasive, entrainant des coûts importants, un inconfort pour le patient et un risque non négligeable de complications graves. Par conséquent, l'évaluation histologique conventionnelle ne reflète pas la complexité du rejet de greffe cardiaque et a besoin d'améliorations en termes de diagnostic. Le travail présenté dans cette thèse explore deux types de biomarqueurs, la voie mTOR, marqueur in situ, et les micro-ARNs, marqueurs circulants, qui permettraient une meilleure classification du rejet et constitueraient une aide diagnostique et/ou prédictive à la pratique clinique quotidienne lors du suivi des patients transplantés. / Cardiac transplantation is currently the only option for long-term treatment for patients with terminal heart failure. Despite considerable advances in immunosuppressive therapy, allograft rejection remains a major cause of graft loss. In this regard, recent studies have highlighted the importance of antibody-mediated rejection (AMR) as an important contributory factor in the evolution of vascular graft disease and, ultimately, graft loss. The cornerstone of the rejection diagnosis is based on endomyocardial biopsy (EMB) and the classical histopathological evaluation. However, rejection episodes observed today are becoming scarce and more complex than before, due to the presence of truncated, indolent and mixed forms preventing an accurate diagnosis with a conventional assessment. In addition, the biopsy is an invasive procedure, resulting in significant costs, discomfort for the patient and a significant risk of serious complications. Therefore, conventional histological assessment does not reflect the complexity of cardiac transplant rejection and needs improvement in terms of diagnosis. The work presented in this thesis explores two types of biomarkers, the mTOR pathway, an in situ marker, and the micro-RNAs, circulating markers that would allow a better classification of rejection and provide diagnosis and/or predictive help to daily clinical practice during the monitoring of transplant patients.

La kinase Aurora A est une protéine essentielle au cycle cellulaire et plus particulièrement lors de la mitose. En effet, Aurora A est nécessaire à l'entrée en mitose et joue un rôle dans la maturation des centrosomes. Elle participe à l'assemblage du fuseau mitotique et est nécessaire à la réussite de la cytodiérèse. Elle est également nécessaire à l'égale répartition des mitochondries dans les cellules filles et joue un rôle dans l'épissage alternatif des ARNm de facteurs apoptotiques. Au-delà de ses fonctions mitotiques, plusieurs études récentes indiquent qu'Aurora A présente des fonctions supplémentaires dans les cellules en interphase. Elle est notamment essentielle au désassemblage du cil primaire et joue un rôle dans la dynamique des microtubules et la migration cellulaire. Enfin, une dérégulation de son expression, de sa stabilité et/ou de son activité perturbe le déroulement du cycle cellulaire ce qui conduit à la transformation des cellules et favorise l'apparition de cancers. Ses fonctions normales ainsi que ses fonctions lors de la carcinogenèse sont conduites à travers les nombreux partenaires protéiques qui entrent en interaction avec elle. Ils modulent son activité, sa localisation et sa stabilité. En retour Aurora A phosphoryle un bon nombre d'entre eux régulant ainsi leur activité, localisation et stabilité. Cependant, l'analyse des interactions déjà connues d'Aurora A ne permet pas d'expliquer tous les phénotypes observés lors de sa dérégulation. Afin de mieux comprendre les fonctions d'Aurora A, les mécanismes qui la régulent et mettre en évidence ses multiples rôles au sein de la cellule, j'ai construit puis analysé un interactome d'Aurora A généré à partir d'une méthode de purification d'affinité couplée à la spectrométrie de masse en tandem. J'ai identifié 477 partenaires potentiels dont 180 présentant une forte probabilité d'être des partenaires directs de la kinase. L'analyse bioinformatique approfondie de cet interactome a permis de révéler les partenaires associés à des mécanismes liés à la mitochondrie et l'épissage des ARN messagers mettant en évidence une implication potentielle d'Aurora A dans ces mécanismes. Pour valider cet interactome, j'ai choisi d'étudier plus précisément deux partenaires identifiés dans cette étude : les protéines WDR62 et CEP97. J'ai montré que ces deux partenaires co-localisent avec Aurora A et sont phosphorylés par la kinase. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nombre important de nouveaux partenaires d'Aurora A associés à de nouvelles fonctions. L'étude de ces nouvelles fonctions liées aux mitochondries et à l'épissage des ARN, constitue deux nouveaux projets actuellement menés par des collaborateurs au sein de notre institut. / The kinase Aurora A is an essential mitotic cell cycle protein. Aurora A is necessary for mitotic entry and for the maturation and separation of centrosomes. It participates in mitotic spindle assembly and chromosome biorientation, and it is essential for the completion of cytokinesis. Furthermore, Aurora A activity is necessary for the equal distribution of mitochondria to daughter cells and, through its role in the alternative splicing of mRNA of apoptotic factors, it provides a link between cell cycle control and apoptosis. Beyond its mitotic functions, several recent studies suggest that Aurora A is also important during interphase. Notably, it influences microtubule dynamics, promotes cell migration and polarity control and is essential for primary cilia disassembly. Reflecting the fact that Aurora A is found to be up-regulated in many cancers, deregulation of Aurora A activity can result in an aberrant cell cycle, ultimately leading to malignant transformation of cells. The crucial regulation of Aurora A’s numerous functions is achieved through its interaction with several protein partners, which modulate its activity, localisation and stability. Aurora A in turn phosporylates a number of them, thus regulating their activity, localisation and stability. However, the known interactions of Aurora A cannot explain all the phenotypes that have been described of its deregulation.To better understand the functions of Aurora A, the regulation mechanisms governing it, and to expose its multiple roles in the cell, I have built and analysed an Aurora A interactome using tandem affinity purification coupled with mass spectrometry. This resulted in the identification of 477 potential interacting partners, of which, 180 were determined to have a high probability of interacting directly with the kinase.In-depth bioinformatic analysis of this interactome has revealed the associated partners to be related to mitochondria and mRNA splicing, highlighting the potential involvement of Aurora A in these mechanisms. To validate the interactome, two of the proteins identified in this study, WDR62 and CEP97, were examined in detail. Here I show that these two proteins colocalise with Aurora A, and are phosphorylated by the kinase.WDR62 is implicated in microcephaly and is deregulated in certain cancers. I have shown that Aurora A phosphorylates WDR62 during mitosis, and that this phosphorylation is necessary for its localisation to the centrosomes. CEP97 is a poorly charactarised protein of the primary cilium, abnormalities of which are associated with ciliopathies. I have shown that Aurora A phosphorylates CEP97 in vitro, and that the inhibition of Aurora A activity in vivo perturbs the localisation of CEP97 to cilia and centrosomes.This study has identified a number of new Aurora A-interacting proteins, implicating the kinase with novel functions. These functions, related to mitochondria and mRNA splicing have opened up a new area for further investigation.

JNK1 (c-Jun N-terminal kinase 1) has been studied in numerous biological phenomena, but its role in skin inflammation diseases has not been fully defined yet. We therefore evaluated the role of JNK1 in imiquimod-induced dermatitis, a classical model that shares many features with human psoriasis. We showed that JNK1 was necessary for the expression of inflammatory markers and for acanthosis induced by imiquimod. We demonstrated that the loss of JNK1 in dendritic cells or myeloid cells reduced inflammatory markers but did not affect acanthosis induced by imiquimod. In vitro experiments in bone marrow-derived macrophages (BMMs) supported the role of JNK1 in the activation of the inflammasome pathway by the Aldara® cream. Next, we observed that the loss of JNK1 in keratinocytes did not reduce imiquimod-induced expression of most inflammatory markers but acanthosis and proliferation of epidermal cells was decreased. To better understand the role of JNK1 in keratinocytes, we evaluated the transcriptome and the epigenomic landscape of JNK1-deficient epidermal cells from mice treated with imiquimod. These data highlighted the potential role of JNK1 downstream of the EGFR pathway. We further observed that the inhibition of the EGFR pathway decreased imiquimod-induced acanthosis. Our work shows the dual role of JNK1 in skin inflammation induced by imiquimod. On one hand, JNK1 influences the expression of inflammatory mediators by myeloid cells, probably through the inflammasome pathway. On the other hand, JNK1 modulates the response of keratinocytes to EGFR ligands. Taken together, these data suggest that JNK1 could represent a valuable therapeutic target for the management of psoriasis. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Le rhabdomyosarcome (RMS) est le cancer des tissus mous le plus courant chez l'enfant, et moins de 30 % des patients à haut risque obtiennent une rémission. Par conséquent, il existe un besoin pour une immunothérapie nouvelle et efficace. Les cellules tueuses naturelles (NK), avec leur capacité intrinsèque à tuer les cellules cancéreuses, représentent un outil thérapeutique prometteur. Cependant, leur efficacité clinique est limitée. Ainsi, nous proposons de concevoir ces cellules avec un récepteur antigénique chimérique (CAR) qui permettra aux cellules NK de cibler plus efficacement les cellules de RMS. De plus, nous proposons aussi de concevoir grâce à la technologie CRISPR-Cas9, des NK n’exprimant pas NKG2A, un récepteur impliqué dans l'inhibition des cellules NK par le microenvironnement tumoral. Nous avons développé un vecteur lentiviral codant pour une construction CAR reconnaissant B7-H3 et FGFR4, deux protéines surexprimées à la surface des cellules RMS, associées à une queue intracellulaire optimisée pour l'activation des NK. Les cellules NK primaires expandues ont été transduites et triées en fonction de l'expression du CAR, conduisant à une population de cellules CAR+- NK enrichie. L'efficacité des deux CAR a été évaluée par des tests cytotoxiques et de dégranulation contre les lignées cellulaires de RMS, RH-30 et RD, toutes deux exprimant B7-H3 et FGFR4. Les résultats préliminaires ont montré une augmentation de la cytotoxicité de 20 % par rapport aux NK de type sauvage pour les CAR anti-B7-H3. Les cellules NK ont également été transduites pour éliminer l’expression du gène KLRC1, codant pour NKG2A, en utilisant CRISPR Cas9. Ceci a permis d’augmenter la cytotoxicité des NK de 20% à 25% comparativement aux NK qui expriment NKG2A. Nous avons aussi combiné les deux modifications génétiques, obtenant ainsi des NK qui expriment un CAR contre les cellules du RMS et n’exprimant pas NKG2A. Des résultats préliminaires nous ont permis d’observer que les NK doublement modifiées étaient 60% plus cytotoxiques que les NK non-transduites et 20% plus efficaces que les CAR-NK ou les NK n’exprimant pas NKG2A. Ce projet sera une preuve de principe qu'une thérapie hautement innovante basée sur l'ingénierie des cellules NK est efficace et applicable au cancer solide. / Rhabdomyosarcoma (RMS) is the most common soft tissue cancer in childhood, and less than 30% of high-risk patients achieve remission. Therefore, there is a need for new and efficient immunotherapy. Natural killer (NK) cells, with their intrinsic ability to kill cancer cells, represent a promising therapeutic tool. However, their clinical efficacy is limited. Thus, we propose to engineer these cells with a Chimeric Antigen Receptor (CAR) that will allow NK cells to target RMS cells more efficiently and though the knock-out of NKG2A, a receptor involved in the inhibition of NK cells by the tumor microenvironment. We developed a lentiviral vector coding for a CAR construct recognizing B7-H3 and FGFR4, two proteins overexpressed at the surface of RMS cells, combined to an intracellular tail optimized for NK activation. Expanded primary NK cells were transduced and sorted based on CAR expression, leading to an enriched CAR+ -NK cells population. Efficacy of both CARs was evaluated by cytotoxic and degranulation assays against RH-30 and RD RMS cell lines, both expressing B7-H3 and FGFR4. Preliminary results showed an increase in cytotoxicity of 20% compared to wild type NK for CAR anti-B7-H3. NK cells were also knocked-out for the gene coding for NKG2A, using CRISPR Cas9, thereby increasing cytotoxicity by 20% to 25%. The combination of both genetic modifications should significantly increase the efficacy of NK-cell based therapy in RMS. Indeed, preliminary results allowed us to observe that doubly modified NKs were more than 60% more cytotoxic than non-transduced NKs and 20% more effective than CAR-NKs or NKs not expressing NKG2A. This project will be a proof of principle that a highly innovative therapy based on NK-cell engineering is efficient and applicable to solid cancer.