Les vésicules géantes unilamellaires (GUV) permettent d'étudier efficacement les interactions entre les lipides et les peptides. Dans ce manuscrit, il a été montré que les interactions attractives lipides-peptides sont supprimées par l'attachement de polypeptides de type élastine (ELP) sur des peptides riches en arginine et peuvent être modulées par l'auto-assemblage en micelles ainsi que par le nombre de groupements arginine dans la séquence des peptides capables de pénétrer les cellules. De plus, une nouvelle méthode pour former des GUV à partir de systèmes complexes en seulement quelques minutes a été développée. Cette méthode est basée sur le gonflement d'un film de PVA sous une bicouche lipidique. Elle supprime la dégradation des molécules pendant la formation des GUV de lipides synthétiques, tels que des glycolipides et des phospholipides portant des groupements amides, où les méthodes traditionnelles ne réussissent pas à produire des vésicules non endommagées.

L'infection par Helicobacter pylori provoque une inflammation qui peut persister de façon asymptomatique ou évoluer vers de nombreuses pathologies gastroduodénales sévères telles que les ulcères gastroduodénaux, le lymphome du MALT et le cancer gastrique. L'îlot de pathogénicité cag est l'un des facteurs de virulence majeurs de cette bactérie. Plusieurs cytokines et peptides antimicrobiens sont impliqués dans la modulation de la réponse inflammatoire de la muqueuse épithéliale gastrique lors de l'infection par H. pylori. Ce travail a porté sur l'étude des interactions entre H. pylori et les cellules épithéliales gastriques. L'étude in vivo sur un modèle murin d'infection a permis de décrire un profil de la réponse antimicrobienne liée à cette bactérie. Une production accrue de S100A9 pourrait être impliquée dans l'échec d'implantation et de colonisation de la bactérie dans la muqueuse gastrique murine. Nous avons également établi un protocole de culture primaire de cellules épithéliales gastriques humaines à partir d'estomacs obtenus après gastrectomie partielle chez des sujets atteints d'obésité morbide. Cette étude a permis de modéliser in vitro la réponse inflammatoire et antimicrobienne de la muqueuse gastrique humaine après infection par H. pylori. L'induction cag-dépendante d'un panel de médiateurs inflammatoires et antimicrobiens par les cellules épithéliales gastriques exposées à H. pylori confirme l'implication de ce facteur au cours de la réponse inflammatoire précoce. Des cellules gastriques à phénotype de cellules souches ont également été isolées et des caractérisations phénotypiques et moléculaires ont été initiées pour déterminer leur nature. Les modèles cellulaires développés au cours de cette étude permettent une meilleure compréhension des interactions entre H. pylori et les cellules épithéliales gastriques.

Cette thèse est consacrée à l'analyse asymptotique d'équations aux dérivées partielles issues de modèles de déplacement sous-diffusif en biologie cellulaire. Notre motivation biologique est fondée sur les nombreuses observation récentes de protéinescytoplasmiques dont le déplacement aléatoire dévié de la diffusion Fickienne normale. Dans la première partie, nous étudions la décroissance auto-similaire de la solution d'une équation de renouvellement à queue lourde vers un état stationnaire. Les idéesmises en jeu sont inspirées de méthodes d'entropie relative. Nos principaux apports sont la preuve d'un taux de décroissance en norme L1 vers la loi de l'arc-sinus et l'introduction d'une fonction pivot spécifique dans une méthode d'entropie relative.La seconde partie porte sur la limite hyperbolique d'une équation de renouvellement structurée en âge et à sauts en espace. Nous y prouvons un résultat de « stabilité » : les solutions des problèmes rééchelonnés à ε > 0 convergent lorsque ε --> 0 vers la solution de viscosité de l'équation de Hamilton-Jacobi limite des problèmes à ε > 0. Les outilsmis en jeu proviennent de la théorie des équations de Hamilton-Jacobi.Ce travail présente trois idées intéressantes. La première est celle de prouver le résultat de convergence sur la condition de bord du problème plutôt que d'utiliser des fonctions test perturbées. La deuxième consiste en l'introduction de termes correcteurslogarithmiques en temps dans des estimations a priori ne découlant pas directementdu principe du maximum. Cela est dû à la non-existence d'un équilibre du problèmehomogène en espace. La troisième est une estimation précise de la décroissance de l'influence de la condition initiale sur le terme de renouvellement. Elle correspond à une estimation fine d'une version non-locale de la dérivée temporelle de la solution. Au cours de cette thèse, des simulations numériques de type Monte Carlo, schémas volumes finis, Lax-Friedrichs et Weighted Essentially Non Oscillating ont été réalisées. / This thesis is devoted to the asymptotic analysis of partial differential equations modelling subdiffusive random motion in cell biology. The biological motivation for this work is the numerous recent observations of cytoplasmic proteins whose random motion deviates from normal Fickian diffusion. In the first part, we study the self-similar decay towards a steady state of the solution of a heavy-tailed renewal equation. The ideas therein are inspired from relative entropy methods. Our main contributions are the proof of an L1 decay rate towards the arc-sine distribution and the introduction of a specific pivot function in a relative entropy method.The second part treats the hyperbolic limit of an age-structured space-jump renewal equation. We prove a "stability" result: the solutions of the rescaled problems at ε > 0 converge as ε --> 0 towards the viscosity solution of the limiting Hamilton-Jacobi equation of the ε > 0 problems. The main mathematical tools used come from the theory of Hamilton-Jacobi equations. This work presents three interesting ideas. The first is that of proving the convergence result on the boundary condition of the studied problem rather than using perturbed test functions. The second consists in the introduction of time-logarithmic correction termsin a priori estimates that do not follow directly from the maximum principle. That is due to the non-existence of a suitable equilibrium for the space-homogenous problem. The third is a precise estimate of the decay of the inuence of the initial condition on the renewal term. This is tantamount to a refined estimate of a non-local version of the time derivative of the solution. Throughout this thesis, we have performed numerical simulations of different types: Monte Carlo, finite volume schemes, Lax-Friedrichs schemes and Weighted Essentially Non Oscillating schemes.

Multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) were first discovered in bone marrow and can be isolated from “virtually all organs”. They could participate in tissue maintenance and self-renewing process. They are able to adhere to plastic surfaces and acquire a fibroblastic shape when isolated. They are characterized by a particular phenotype and are able to differentiate into several cell types if cultivated in a specific induction medium. These characteristics were defined on MSC in culture and do not represent how they may be in situ.MSC present particular properties. They can secrete growth factors and several cytokines that give them a trophic activity on one hand and the ability to modulate the immune system on the other hand. They are also able to differentiate. These different properties make them an attractive candidate for cell therapy.MSC are already the focus of several pre-clinical and clinical studies. Nevertheless, the results of these studies are difficult to interpret due to limited understanding of their basic biology. MSC are poorly defined in situ and are heterogeneous. Their heterogeneity is dictated by their tissue of origin and cell preparation. To date, there is no standard protocol for MSC isolation and culture. This leads to numerous questions regarding patient safety, and these questions require answers.The first part of the work deals with the methods used to optimize the extraction of MSC and purification from adipose tissue, one of the main sources of autologous MSC with bone marrow. Classical methods require an enzymatic digestion step. The enzyme used and the duration of adipose tissue digestion time can induce cellular alterations and modify cell functions. Moreover, the addition of a xenobiotic increases the risk of contamination and complicates the monitoring of good manufacturing practices (GMP). We propose a method that does not require this enzymatic digestion step while being easier, safer, faster, gentler and less expensive. Compared to the classical enzymatic method, our method yields an equivalent number of MSC from adipose tissue while preserving their properties.The second part of this work focuses on the characterization of the MSC subpopulations from adipose tissue and compares them to those from bone marrow, which are the historical gold standard. The study made it possible to deepen the knowledge of MSC surface markers in situ from these 2 sources. It also evaluated the various properties of the isolated subpopulations thanks to the cell surface markers CD271, SUSD2, MSCA-1, CD44 and CD34. We showed that MSC from bone marrow express MSCA-1, CD271 and SUSD2 markers in situ. We also found that a population clearly positive for the CD34 does exist in situ with different properties compared to those of the unselected populations or the negative counterpart. 2 populations that are negative and positive for CD44 also exist with similar properties.In contrast to bone marrow MSC, only one selection was able to effectively isolate MSC from adipose tissue by a positive selection based on the expression of CD34. We also isolated a CD271+ population but only from lipoaspirate samples and not from abdominoplasty samples. Collectively, our results suggest that MSCA-1 seems to be the best marker through which to isolate MSC from bone marrow and that CD34 is the only marker able to positively isolate cells from adipose tissue. Thus, we show that the MSC from the different sources share similar properties although they have specific characteristics. The choice of the source and of the marker with which to isolate a particular subpopulation is important depending on their intended clinical use. / Les cellules stromales mésenchymateuses multipotentes (CSM) ont été mises en évidence dans la moelle osseuse et peuvent être isolées de « virtuellement tous les organes ». Elles participeraient à la maintenance et au renouvellement des tissus. Une fois isolées, elles sont capables d’adhérer à des surfaces en plastique en prenant une forme fibroblastique. Elles sont caractérisées par un phénotype particulier et peuvent se différencier en divers types cellulaires lorsque cultivées dans un milieu d’induction spécifique. Ces caractéristiques ont été définies sur les CSM en culture et ne reflètent pas forcément ce qui se passe in situ.Les CSM présentent des propriétés particulières. Elles peuvent sécréter des facteurs de croissance ainsi que de nombreuses cytokines qui leur permettent d’une part d’avoir une activité trophique et d’autre part de moduler le système immunitaire. Elles sont aussi capables de se différencier. Ces différentes propriétés les rendent particulièrement attractives pour la thérapie cellulaire.Les CSM font déjà l’objet de nombreuses études pré-cliniques et cliniques dont les résultats sont difficilement interprétables car nous n’avons à l’heure actuelle qu’une compréhension limitée de leur biologie de base. Les CSM sont encore mal définies in situ et sont hétérogènes. Cette hétérogénéité provient de leur différence d’origine et de leur préparation cellulaire :il n’existe aucune standardisation des protocoles d’isolation et de culture. Cette hétérogénéité entraine de nombreuses questions relatives à la sécurité du patient qui doivent être élucidées.La première partie de ce travail cherche à optimiser les méthodes d’extraction et de purification des CSM du tissu adipeux humain, la principale source de CSM autologues avec la moelle osseuse. Les méthodes classiques requièrent une étape de digestion enzymatique dont l’enzyme utilisée et le temps de digestion du tissu adipeux peuvent induire des altérations cellulaires et modifier leurs fonctions. De plus, l’adjonction de xénobiotiques augmente le risque de contamination et complique le suivi des bonnes pratiques de fabrication (BPF). Nous proposons une méthode qui s’affranchit de cette étape de digestion enzymatique tout en étant plus facile, plus sûre, plus rapide, moins chère et moins traumatisante pour les cellules. Elle permet d’obtenir un nombre tout aussi important de CSM du tissu adipeux que la méthode enzymatique classique en préservant leurs propriétés.La deuxième partie de ce travail vise à caractériser les sous populations de CSM du tissu adipeux humain en les comparant à celles de la moelle osseuse, source de référence historique. Cette étude a permis d’approfondir la connaissance des marqueurs de surface des CSM de ces 2 sources in situ, tout en évaluant les différentes propriétés des sous-populations isolées grâce aux marqueurs de surface CD271, SUSD2, MSCA-1, CD44 et CD34. Nous avons montré que les CSM de la moelle osseuse expriment les marqueurs MSCA-1, CD271 et SUSD2 in situ et qu’il existait une sous-population clairement positive pour le CD34 avec des propriétés différentes de celles de la population non sélectionnée ou négative pour ce marqueur. Il existe aussi 2 sous-populations positive et négative pour le CD44 avec des propriétés similaires.Contrairement aux CSM de la moelle osseuse, une seule sélection a permis d’isoler efficacement les CSM du tissu adipeux par une sélection positive sur base de l’expression du CD34. Nous avons pu aussi isoler une population CD271+ mais seulement des prélèvements de lipoaspirations et non des abdominoplasties.Au vu de nos résultats, MSCA-1 semble le meilleur marqueur pour isoler les CSM de la moelle osseuse tandis que le CD34 est le seul marqueur capable d’isoler positivement celles du tissu adipeux. Ainsi, nous montrons que les CSM issues de différentes sources partagent des propriétés similaires avec cependant des caractéristiques propres. Le choix de la source et du marqueur pour isoler une sous-population sont donc importants en fonction de leur utilité clinique envisagée. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The accurate maintenance of genomic integrity in stem cells (SCs) is essential for tissue homeostasis and its deregulation leads to developmental defects, cancer and ageing. We have shown that Brca1, key homologous recombination (HR) gene and critical regulator of the choice of the DNA double strand break (DSB) repair pathway, is specifically required for hair follicle formation and the establishment and maintenance of adult hair follicle SC pool in a conditional knock-out (CKO) mouse model. Brca1 loss leads to DNA damage-induced cell death in the hair follicle (HF), particularly in the matrix transient amplifying progenitors and moderately so in prospective quiescent adult HF SCs. This cell loss causes compensatory hyper-proliferation of the prospective HF SCs and their subsequent depletion. In striking contrast, the interfollicular epidermis (IFE) and its resident SCs remain unaffected by Brca1 deletion. I uncovered two mechanisms underlying the ability of the SCs and progenitors of the IFE to survive the deletion of Brca1. Collectively, this data reveals how distinct SCs and progenitors respond differently to Brca1 loss. Furthermore we show how the IFE can survive Brca1 loss through the use of two particular mechanisms as to sustain tissue homeostasis. The mechanisms uncovered here are likely to be relevant in other tissue-specific SCs and will have important implications in understanding cancer initiation and ageing. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Movement is a prerequisite for normal fetal development and growth. Intrauterine movement restrictions cause a broad spectrum of disorders in which the unifying feature is a reduction or lack of fetal movement, giving rise to the term fetal akinesia deformations sequence (FADS [OMIM 208150]). FADS corresponds to a clinically and genetically heterogeneous constellation of properties and is characterized by multiple joint contractures, facial abnormalities, and lung hypoplasia as a result of the decreased in utero movement of the fetuses. Affected babies are often prematurely and stillborn, and those born alive typically die within minutes or hours after birth. The genetic causes for this fatal disorder are ill-defined as a genetic diagnosis is rarely executed, but mutations in three genes, namely RAPSN, DOK7, and MUSK, as well as in the subunits of the muscular nicotinic acetylcholine receptor (AChR) have been described. These mutations are thought to affect neuromuscular junctions, although this has not been proven experimentally.The nucleoporin NUP88 is a constituent of the nuclear pore complex (NPC), the gate for all trafficking between the nucleus and the cytoplasm. NUP88 resides on both the cytoplasmic and the nuclear side of NPCs, and it is found in two distinct subcomplexes. It associates with NUP214 and NUP62 on the cytoplasmic face, while on the nuclear side NUP88 binds NUP98 and the intermediate filament protein lamin A. The NUP88-NUP214-NUP62 complex plays an essential role in the nuclear export of a subset of proteins and pre-ribosomes, which is mediated by the nuclear export receptor CRM1. NUP88 in particular somewhat participates in the nuclear export of NF-κB proteins in a CRM1-dependent manner. Moreover, NUP88 is frequently overexpressed in a variety of human cancers, and its role in cancer appears linked to the deregulation of the anaphase-promoting complex. Here, we report the first Mendelian disorders caused by mutations in NUP88 and with that the first lethal developmental human disease due to mutations in a nuclear pore component. We demonstrate that biallelic mutations in NUP88 are likely to cause fetal akinesia of the Pena-Shokeir subtype. We confirm in zebrafish that loss of NUP88 impairs movement and the mutations identified in the affected individuals resemble a loss-of-function phenotype. We show that loss of NUP88 affects expression and localization of rapsyn, the protein encoded by RAPSN, in human and mouse cell lines, and patient samples. Consistent with altered rapsyn, AChR clustering and neuromuscular junction formation in zebrafish are abnormal. We therefore propose that defective NUP88 function cause FADS by affecting neuromuscular junction formation.Keywords: Nuclear pore complex, NUP88, Fetal Akinesia Deformation Sequence, rapsyn, acetylcholine receptor clustering, synaptic transmission, fetal development, inherited developmental disorder. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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