TP53 est l'un des gènes les plus fréquemment mutés dans le cancer du sein (~ 30% de tumeurs) et code pour le suppresseur de tumeur p53. La majorité des mutations TP53 observées dans le cancer du sein sont exclusives à chaque sous-type, avec une fréquence de mutation élevée (75-80%) dans les sous-types de récepteurs aux œstrogènes négatifs (statut ER-), qu’ils soient de type HER2 + ou basal, alors que cette fréquence est plus faible (15-30%) dans les tumeurs ER + de sous-types de luminal A ou B. Les tumeurs mammaires ER + dépendent des œstrogènes pour leur croissance et peuvent être traitées avec des anti-œstrogènes, alors que les tumeurs ER- sont résistantes à un tel traitement. Il a été publié que p53 régule positivement l'expression de ER, suggérant que des mutations pourraient contribuer à la perte de ER. Nous avons donc émis l'hypothèse que les mutations TP53 trouvées dans les sous-types ER- pourraient provoquer la perte d'expression de ER, de la dépendance aux œstrogènes pour la prolifération, et de la sensibilité aux anti-œstrogènes. L'expression de TP53, qui n’est pas muté dans la lignée cellulaire de cancer du sein ER + MCF-7, a été supprimée par une approche CRISPR-Cas9. Un panel de mutations de TP53 a été sélectionné en fonction de leur distribution dans les différents sous-type, des niveaux ER associés à la présence de ces mutations et de leur fréquence dans des collections de tumeurs à grande échelle. Ces mutations ont ensuite été introduites dans une lignée cellulaire clonale TP53 KO par rétrovirus. Ni la suppression de TP53 ni l'introduction de mutations en combinaison avec la stimulation Nutlin-3a n'ont affecté l'expression de ER dans les cellules MCF7. En outre, alors que la sensibilité à Nutlin-3a est abolie dans les lignées cellulaires KO ou porteuses de mutations de p53, aucune capacité proliférative supplémentaire n'a été observée en présence d'estradiol. Enfin, l'arrêt du cycle cellulaire par les anti-œstrogènes n'a pas été aboli par le KO de TP53. Cependant, le TP53 KO a démontré, outre une résistance à la doxorubicine et aux rayonnements ionisants, une capacité accrue de croissance clonale en l'absence d'oestrogènes. Cela suggère que la mutation TP53 n'est pas impliquée dans les phénotypes liés à ER+, mais pourrait constituer un médiateur de transition vers une croissance indépendante des œstrogènes. / TP53 is one of the most commonly mutated genes in breast cancer (~30% tumors) and encodes the tumour suppressor p53. The majority of TP53 mutations observed in breast cancer are enriched in different subtypes, with an overall higher frequency of mutation found in the estrogen receptor negative (ER-) subtypes of HER2+ and basal-like (75-80%) compared to the ER+ subtypes of luminal A and B (15-30%). ER+ breast tumours are dependent on estrogens for growth and may be treated with endocrine therapies, whereas ER- tumours are resistant to such treatments. p53 has been reported to regulate ER expression, suggesting that mutations could contribute to loss of ER. We therefore hypothesized that the TP53 mutations found in ER- subtypes may directly or indirectly lead to loss of ER expression levels and of estrogen-dependent proliferation and antiestrogen sensitivity. Wildtype TP53 expression in the ER+ breast cancer cell line MCF-7 was suppressed by CRISPR-Cas9. A panel of TP53 mutations was selected based on subtype bias, associated ER levels, and mutation frequency. This panel was then stably expressed into the TP53 KO clonal cell lines using retroviral expression vectors. Neither suppression of TP53 or introduction of mutations in combination with Nutlin-3a stimulation suppressed estrogen receptor expression in MCF7 cells. Furthermore, while sensitivity to Nutlin-3a was abolished in the mutant p53 bearing cell lines in proliferation assays in the presence of estradiol, no estrogen-independent proliferative capacity was observed. Finally, antiestrogen-mediated cell cycle arrest was not relieved upon TP53 KO. However, TP53 KO demonstrated an increased capacity for clonal growth in the absence of estrogens, and resistance to doxorubicin and ionizing radiation. Our results suggest that TP53 mutations are not involved in loss of ER+ related phenotypes but may act as mediators of transition to estrogen-independent growth.

Depuis plusieurs années, la sénescence cellulaire a été majoritairement étudiée comme un processus causé par le vieillissement des cellules et un mécanisme pour limiter la propagation des cellules précancéreuses. Cette perspective a changé suite aux publications des groupes Serrano et Keyes, qui ont démontré la présence des cellules sénescentes très tôt durant le développement embryonnaire de la souris. Dernièrement, le laboratoire de Dr Roy a identifié le pronéphros, un organe transitoire qui est remplacé par le mésonéphros (homologue du rein chez les humains) à la maturité, les fascicules du nerf olfactif ainsi que les gencives comme des zones riches en cellules sénescentes durant le développement de l’axolotl. Ces évidences suggèrent que la sénescence est une réponse biologique survenant non seulement lors du vieillissement, mais est également une réponse physiologique pouvant être activée par différents signaux présents dans son environnement. À ce jour, bien que plusieurs chercheurs ciblent l’identification des points de contrôle de la sénescence cellulaire, on connaît peu de chose sur le rôle des cellules sénescentes durant le développement embryonnaire et la manière dont celui-ci pourrait influencer la croissance et la morphogenèse des organismes. Dans la présente étude, on cherche à identifier les gènes qui sont importants dans la sénescence développementale. Les résultats de séquençage d’ARN dans le pronéphros de l’axolotl ont démontré un enrichissement significatif du gène PEBP1, qui code pour une protéine surtout connue pour son rôle inhibiteur sur la kinase Raf. De plus, nos résultats semblent démontrer une diminution de l’activité bêta galactosidase dans le pronéphros de l’axolotl en développement lorsque celui-ci est traité à la Locostatin, un inhibiteur pharmacologique qui bloque l’interaction de PEBP1 avec RAF. Nous suggérons que PEBP1 pourrait être important pour soit l’activation ou le maintien du caractère sénescent dans les organes en développement de l’axolotl. Un phénomène qui semble être important pour conserver la fonctionnalité de l’organe en transition. / For several years, cellular senescence has been mainly studied as a process caused by the aging of cells and a mechanism to limit the propagation of precancerous cells. This perspective changed following the publications of Serrano and Keyes, who demonstrated the presence of senescent cells very early in the embryonic development of mice. Recently, the laboratory of Dr. Roy identified the pronephros, a transient organ which is replaced by the mesonephros (kidney counterpart in humans) at maturity, the olfactory nerve fascicles as well as the gums as areas rich in senescent cells during the development of axolotl. The evidence suggests that senescence is not only related to the aging process, but rather a physiological response which is activated by various signals present in its environment. To date, although several researchers are targeting the identification of control points for the activation of senescence, little is known about the role of senescent cells during embryonic development and how it could influence growth and morphogenesis. In the present study, we seek to identify the genes that are important in developmental senescence. The results of RNA sequencing in the axolotl pronephros have, among other things, demonstrated a significant enrichment of the PEBP1 gene which codes for a protein that acts as an inhibitor of the Raf kinase. Our findings support the idea that cellular senescence that occurs during the embryonic development of the axolotl is dependent on PEBP1 since the pharmacological inhibitor of PEBP1 (Locostatin), which blocks the interaction of PEBP1 with RAF, seems to affect the activity of senescent beta galactosidase. We suggest that PEBP1 is necessary for either the activation or the maintenance of senescence in the pronephros during embryogenesis. We further suggest that embryonic senescent is crucial for the morphogenesis of the developing organ perhaps by keeping the organ functional during the transition.

Les prostaglandines modulent d’importants rôles physiologiques. Elles sont aussi impliquées dans le développement d’une variété de conditions pathologiques telles l’inflammation, la douleur et le cancer. La prostaglandine PGF2α et son récepteur (récepteur FP) se trouvent impliqué dans la modulation de nombreuses pathologies tels lors de l’accouchement préterme et le cancer colorectal. Récemment, nous avons fait partie d’un groupe de recherche ayant développé des modulateurs allostériques du récepteur FP. Dans une première étude, l’action du PGF2α sur le déclenchement des contractions myométriales a été évaluée, car peu d’information est connue sur la signalisation de cette prostaglandine lors de l’accouchement. Ainsi, nous avons utilisé un peptidomimétique de la deuxième boucle extracellulaire, dénommée PDC113.824. Nos résultats ont démontré que le PDC113.824 permettait de retarder la mise bas chez des souris gestantes, mais agissait de manière différente sur les multiples voies de signalisation de la PGF2α. Ainsi, le PDC113.824 inhibait la voie RhoA-ROCK, dépendante de l’activation de la protéine Gα12 par le. Les protéines RhoA-ROCK sont des acteurs clés dans le remodelage du cytosquelette d’actine et des contractions myométriales lors de l’accouchement. De plus, le PDC113.824 en présence de PGF2α agit comme un modulateur positif sur la voie dépendante de l’activation de la protéine Gαq. Le PDC113.824 serait donc un modulateur allostérique non compétitif possédant des actions à la fois de modulateurs positifs et négatifs sur la signalisation du récepteur FP Dans une seconde étude, des analogues du PDC113.824 ont été conçus et analysés dans un second modèle pathologique, le cancer colorectal. Ce cancer possède de hauts niveaux de récepteur FP. Nous avons donc étudié le rôle du récepteur FP dans le développement et la progression du cancer colorectal et l’effet de modulateurs allostériques. Il est généralement accepté que dans le cancer colorectal, la prostaglandine PGE2 permet la croissance et l’invasion tumorale, ainsi que l’angiogenèse. Toutefois, peu d’informations sont connues sur le rôle du PGF2α dans le cancer colorectal. C’est dans ce contexte que nous avons décidé d’examiner la contribution de ce récepteur dans la progression du cancer colorectal et cherché à déterminer si la modulation des fonctions du récepteur FP a un impact sur la croissance de tumeurs colorectales. Nos recherches ont révélé que l’activation du récepteur FP permet la migration et la prolifération de plusieurs lignées cellulaires humaines et murines d’adénocarcinomes colorectaux. Dans ce contexte, nos expériences ont démontré que la migration des cellules cancéreuses était dépendante de l’activation de la voie Rho. Nos résultats démontrent qu’en effet, l’activation de RhoA, une petite GTPase clé de la voie Gα12, est inhibée de façon sélective par nos composés. De plus, nos molécules allostériques sont également efficaces pour inhiber la voie de signalisation de la ß-caténine, une protéine impliquée dans la genèse du cancer colorectal. In vivo, le traitement de souris avec un des ces modulateurs a permis une inhibition effective de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent donc que les modulateurs allostériques des récepteurs FP pourraient constituer une nouvelle classe de médicaments utilisés pour le traitement du cancer colorectal. / Prostaglandins play many important physiological roles. They are also involved in the development of a variety of pathological conditions such as inflammation, pain and preterm labor. The prostaglandin PGF2α and the FP receptor are implicated in the modulation of many pathological diseases, for example in preterm labor and in colorectal cancer. Our group has recently developed FP receptor allosteric modulators and focused on the role of this receptor and its ligand PGF2α in different models. In a first study, the action of PGF2α on myometrial contraction was evaluated because there is little information about the pathway signalling regulating these contractions. We used a peptidomimectic whose structure is based on the second extracellular loop of the FP receptor and who is an inhibitor of parturition in mice, the PDC113.824. Our results have demonstrated that PDC113.824 is able to delay parturition in mice, affecting multiple pathways activated by the FP receptor and PGF2α. PDC113.824 inhibited the PGF2α mediated activation of the Gα12 dependent activation of the RhoA-ROCK signalling pathway. RhoA and ROCK proteins are keys actors in the remodelling of actin cytosqueleton and in myometrial contractions. Furthermore, PDC113.824 with the presence of PGF2α acted positively by increasing the activation of the Gαq pathway. Our finding suggests that PDC113.824 is an allosteric modulator with dual actions, acting in a positive and negative way on the FP receptor signalling. In a second study, analogues of PDC113.824 were made and analysed in a second pathological model, colorectal cancer development and progression. Colorectal cancer seems to posses high levels of FP receptor but it is generally accepted that PGE2 promotes tumor growth, invasion and angiogenesis. However, little is known about the effect of PGF2α in colorectal cancer and only one report has suggested that this prostaglandin can stimulate motility and invasion. Its in this context, whether modulation of FP receptor function can impact colorectal tumors growth remains to be defined. Using our allosteric modulator, we investigated the contribution of FP receptor in the malignant progression of colorectal cancer. Our findings indicate that activation of FP receptors promote migration and proliferation of different human and murine colorectal cell lines. In this context, we demonstrated that this migration was dependent upon the activation of the Rho signalling pathway. Our results indicate that the activation of RhoA, a key small GTPase of the Gα12/13 pathway, is selectively inhibited by our compounds. We also showed that our allosteric modulator could act negatively on the β-catenin pathway, which is a protein with multiple effects on the progression of colorectal cancer. In vivo, treatment of mice with one this allosteric modulator is effective in inhibiting colorectal tumor growth in a xenograph mouse model. Together these findings suggest that PGF2α and the receptor FP, may play a considerable role in the development and progression of colorectal cancer.

En dégradant la majorité des protéines cellulaires, le protéasome se positionne comme un régulateur clé du protéome, vis-à-vis duquel la plupart des tumeurs présentent une forte addiction en raison du débalancement protéique qui les caractérise. Quoique son inhibition se soit avérée être une bonne stratégie anticancer, elle est demeurée limitée aux cancers sanguins. Malheureusement, leur traitement devient tôt ou tard compromis par la résistance cellulaire. Raison pour laquelle l'élucidation du mécanisme de mort en jeu pourrait permettre de mieux cerner cette résistance, ce qui constituerait les fondements pour un traitement plus efficace. L'un des événements les plus spectaculaires et les plus précoces à se manifester dans le cadre de ce traitement, est la déubiquitination massive de l'histone H2A sur la lysine (K) 119. Une corrélation positive plutôt paradoxale entre cet événement, qui est associé à l'expression génique, et la sensibilité cellulaire à l'inhibition du protéasome, a été remarquée. Cela a mené à s'intéresser à sa signification biologique. Des cellules cancéreuses et primaires ont servi de systèmes d'étude protéomique par immunobuvardage et par immunofluorescence, pour analyser l'état de la chromatine et la distribution spatio-temporelle des histones durant l'inhibition du protéasome. Des inhibiteurs chimiques, des ARN interférents et des vecteurs d'expression ont été utilisés à cette fin. Un impressionnant phénomène survenant à la suite de l'inhibition du protéasome a été révélé. En effet, une baisse drastique du niveau d'histones sur la chromatine s'opère simultanément à la déubiquitination de H2A-ub (K119). Le protéasome étant inhibé, celles-ci, et possiblement les histones synthétisées en phase S, subiraient une translocation irréversible dans les nucléoles, et ce avant le déclenchement de l'apoptose. Ce phénomène est reproduit par divers inhibiteurs du protéasome et par siRNA, et il survient autant dans des cellules cancéreuses que primaires, mais pas dans les cellules résistantes, qui ne démontrent d'ailleurs pas de déubiquitination de H2A-ub (K119). Par ailleurs, il a été montré que la surexpression d'histones exogènes mène à leur translocation nucléolaire, et que la combinaison de l'inhibition du protéasome à cette surexpression pourrait être léthale. Quoique majoritairement préliminaires, les résultats révèleraient un surprenant mécanisme de régulation post-traductionnelle des histones endogènes, qui seraient séquestrées dans les nucléoles lorsqu'elles ne sont pas incorporées à la chromatine. En effet, l'inhibition du protéasome occasionne une importante perturbation de la chromatine pendant plusieurs heures. En raison de la cytotoxicité intrinsèque des histones libres et de leur abondance dans les cellules, celles-ci pourraient bien être à l'origine de la mort induite par l'inhibition du protéasome. Enfin, en sa qualité de senseur majeur de stress, le nucléole pourrait bien être le point de départ de la signalisation menant à la mort. / By degrading most of cellular proteins, the proteasome is positioned as a key regulator of the proteome, against which most tumors have a strong addiction, due to the protein imbalance that characterizes them. Although its inhibition has been shown to be a good anticancer strategy, it is still limited to blood cancers. Unfortunately, their treatment sooner or later becomes compromised by cellular resistance. This is why the elucidation of the mechanism of death involved could allow a better understanding of this resistance, which would in turn constitute the basis for a more effective treatment One of the most spectacular and early events to manifest during this treatment is the massive deubiquitylation of histone H2A on lysine (K) 119. A rather paradoxical positive correlation between this event, which is associated with gene expression, and cellular sensitivity to proteasome inhibition, has been noticed. This led to an interest in its biological significance. Cancer and primary cells have been used as systems for proteomic study by immunoblot and immunofluorescence, to analyze chromatin status and the spatio-temporal distribution of histones during proteasome inhibition. Chemical inhibitors, interfering RNAs and expression vectors have been used for this purpose. An impressive phenomenon occurring during the proteasome inhibition has been revealed. Indeed, a drastic drop in histones level on chromatin occurs simultaneously with the deubiquitylation of H2A-ub (K119). The proteasome being inhibited, these, and possibly histones synthesized in S phase, would undergo an irreversible translocation in the nucleoli before the onset of apoptosis. This phenomenon is replicated by various proteasome inhibitors and siRNA, and occurs in both cancer and primary cells, but not in resistant cells, which do not demonstrate deubiquitination of H2A-ub (K119). Furthermore, overexpression of exogenous histones has been shown to lead to their nucleolar translocation, and it is thought that the combination of proteasome inhibition with this overexpression could be lethal. Although mostly preliminary, the results would reveal a surprising mechanism of post-translational regulation of endogenous histones, which would be sequestered in nucleoli when not incorporated into chromatin. Indeed, inhibition of the proteasome causes a significant disruption of the chromatin for several hours. Due to the intrinsic cytotoxicity of free histones and to their great cellular abundance, these may well be the cause of the death induced by proteasome inhibition. Finally, as a major stress sensor, the nucleolus could be the starting point of the death signaling.

With its unique consortium of microorganisms from all domains of life, termite gut is considered one of the most efficient lignocellulose degrading systems in nature. Recently, host diet and taxonomy as well as gut microenvironmental conditions have emerged as main factors shaping microbial communities in termite guts. The aim of this thesis was to investigate this highly efficient lignocellulolytic system at holobiont level, with a particular focus on gut microbiome function and composition in relation to the host diet. As a starting point, we optimised a complete framework for an accurate termite gut prokaryote-oriented metatranscriptomics, which was at the basis of all subsequent sequencing assay designs and analyses performed in the course of the work. Afterwards, we characterised the compositions and functions of biomass-degrading bacterial communities in guts of plant fibre- and soil-feeding higher termites, proving the existence of functional equivalence across microbial populations from different termite hosts. We also showed that each termite is a reservoir of unique microorganisms and their accompanying genes. We further extended above approach to metagenomics and bacterial genomes reconstruction and we applied it to explore the process of biomass digestion in the different sections of the highly compartmented gut of soil feeding Labiotermes labralis. We showed that primarily cellulolytic activity of the termite host was restricted to foregut and midgut, while bacterial contribution was most pronounced in P1 and P3 hindgut compartments and included activities targeting broad range of lignocellulose components. Finally, we investigated the adaptation of a laboratory-maintained grass-feeding higher termite colony of Cortaritermes spp. to Miscanthus diet at host and symbiont levels. A natural system of a termite gut was shown to progressively change in composition to yield a consortium of microbes specialised in degradation of a specific biomass. Overall, the integrative omics approach proposed here provide a framework for a better understanding of a complex lignocellulose degradation by a higher termite gut system and pave a road towards its future bioprospecting. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La Nucléophosmine (NPM1) est l’une des protéines les plus fréquemment altérée dans les troubles hématopoïétiques. Sa mutation, au niveau de l’exon 12, est impliquée dans un tiers des leucémies myéloïdes aiguës et constitue l’un des premiers évènements dans la leucémogénèse. Elle est caractérisée par la séquestration aberrante de NPM1 au cytoplasme, on parle alors de NPMc+. NPM1 peut également subir plusieurs translocations menant à la synthèse de protéines de fusion dont NPM-MLF1. Cette dernière est impliquée dans les syndromes myéloprolifératifs et en plus faible proportion dans les leucémies myéloïdes aiguës. Cette translocation reste peu documentée. NPM1 est une protéine multifonctionnelle dont le rôle dans la régulation génique reste à être définie. La littérature fait état de quelques études rapportant que NPM1 influencerait l’expression génique mais aucun mécanisme n’a encore été clairement décrit. Nous proposons donc dans ce projet de doctorat, de définir comment NPM1 régule la transcription et nous déterminerons si la translocation NPM-MLF1 a un effet différent de celui de NPM1. Afin de déterminer de nouveaux partenaires d’interaction, nous avons purifié les complexes protéiques de NPM1 et NPM-MLF1 dans la lignée de cellules hématopoïétique K562. Dans une étude protéomique, nous avons mis en évidence par spectrométrie de masse puis par immunoprécipitation, que NPM1 et NPM-MLF1 interagissent avec les complexes de remodelage de la chromatine NuRD, P/BAF et ISWI. Par Ampli-Sequencing, nous avons identifié des gènes dérégulés par la baisse d’expression de NPM1 et anormalement exprimés chez les patients présentant une leucémie myéloïde aiguë avec mutation NPMc+. Nous avons déterminé par immunoprécipitation de la chromatine que NPM1 et NPM-MLF1 peuvent influencer l’expression de gènes cibles via le recrutement du complexe NuRD au niveau du site d’initiation de la transcription. Le profil des modifications d’histone est également perturbé. Nous montrons ici que NPM1 et NPM-MLF1 sont impliqués à la fois dans la répression et l’activation génique. Dans une seconde partie du projet, nous proposons de déterminer l’importance physiologique de la régulation, par NPM1-NuRD, de l’un des gènes cibles mis en évidence : SPARC. La méthode CRISPR-Cas9 a été utilisée pour générer des clones uniques K562 dont l’expression de SPARC est absente et celle de NPM1 est diminuée. Cette étude démontre que la diminution d’expression de NPM1 synergise avec la perte de SPARC afin d’induire la différenciation érythroïde et réduire l’invasion cellulaire. Nous montrons donc pour la première fois que NPM1 et la translocation NPM-MLF1 peuvent interagir avec des complexes de remodelage de la chromatine et peuvent influencer leur recrutement au niveau de gènes cibles afin de réguler la transcription. Nos résultats suggèrent que NPM1 est un facteur important dans le contrôle de la modification du transcriptome associée à la différenciation des cellules hématopoïétiques. Ce projet apporte donc de nouvel éclairage sur la compréhension des mécanismes associés à la mise en place des leucémies myéloïdes aiguës présentant une mutation NPMc+ ou la translocation NPM-MLF1. / Nucleophosmine (NPM1) is one of the most frequent altered proteins in hematopoietic disorders. NPM1 exon 12 mutation characterizes one third of all acute myeloid leukemia and can be fundamental to leukemogenesis. This mutation is characterized by the aberrant sequestration of NPM1 to the cytoplasm, the mutated protein is then called NPMc+. NPM1 can also undergo several translocations leading to the synthesis of fusion proteins including NPM-MLF1. The latter is involved in myeloproliferative disorders and in a lower proportion in acute myeloid leukemia. Little is known about this translocation. NPM1 is a multifunctional protein reported to influence gene regulation. The function(s) of NPM1 in gene regulation remains to be defined. The aim of this doctoral research project was to define how NPM1 regulates transcription and determine whether the NPM-MLF1 translocation could disrupt gene regulation imposed by NPM1. In order to determine new protein interaction partners, we purified NPM1 and NPM-MLF1 complexes in the K562 hematopoietic cell line. In a proteomic analysis performed by tandem immunoaffinity purifications followed by mass spectrometry and immunoprecipitation, we identified multiple nuclear protein partners of NPM1 and NPM-MLF1. Importantly, we found that NPM1 and NPM-MLF1 can interact with the chromatin remodeling complexes NuRD, P/BAF and ISWI. An analysis made by Ampli-Sequencing, indicated that multiple genes dysregulated by the decrease expression of NPM1 were also reported to be abnormally expressed in acute myeloid leukemia cells characterized by the NPMc + mutation. We demonstrate that not only NPM1 but also NPM-MLF1 can be recruited to NPM1 regulated genes and affect the chromatin recruitment of the NuRD complex. The variation in NuRD recruitment imposed by NPM1 knockdown or NPM-MLF1 expression, is associated to the abnormal transcriptional regulation of the target genes. We show here that NPM1 and NPM-MLF1 are involved in both gene repression and activation. In a second part of the project, we investigated the physiological importance of gene regulation imposed by NPM1-NuRD in these cells. Importance of the genetic link between NPM1 and the target gene SPARC was defined. Using the CRISPR-Cas9 methodology, we generated unique K562 clones whereby SPARC expression is abrogated and NPM1 expression is decreased. The decrease of NPM1 expression synergizes with the loss of SPARC expression to induce erythroid differentiation and reduce cell invasion. The results presented provide the first demonstration that NPM1 and NPM-MLF1 translocation can interact with chromatin remodeling complexes, influence their recruitment to target genes and thereby, influence the expression of specific genes. This project provides new information to understanding mechanisms affected in acute myeloid leukemia characterized by NPMc+ mutation or NPM-MLF1 translocation.

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Les septines sont des protéines conservées de la levure à l’homme qui sont impliquées dans divers processus cellulaires tels que la cytokinèse, le transport vésiculaire et l’organisation du cortex cellulaire. Il existe 13 gènes de septines retrouvés en plusieurs isoformes chez l’humain, et seulement cinq chez Drosophila melanogaster, Sep1, Sep2, Pnut, Sep4 et Sep5, ce qui en fait un modèle idéal vu son génome simple. Les septines sont composées d’un domaine de liaison au GTP très conservé entre les espèces, dont le rôle reste à ce jour ambiguë, ainsi que de régions N et C-terminales variables. Les septines s’assemblent entre elles pour former un hexamère, composé de Sep1, Sep2 et Pnut chez Drosophila melanogaster, via l’interface N-C et G des septines. Ces hexamères s’assemblent bout à bout afin de former les filaments de septines. Ces filaments peuvent ensuite se regrouper et s’assembler en structures hautement ordonnées telles que des anneaux, des tubes, des faisceaux de filaments, des cages et elles sont retrouvées au sillon de clivage durant la cytokinèse. Le but était de déchiffrer les mécanismes d’assemblage des filaments de septines qui mènent à la formation des différentes structures, afin de mieux comprendre les mécanismes d’interaction entre les septines. Au sein des cellules S2 de Drosophila melanogaster, les septines sont retrouvées à trois structures hautement ordonnées et dépendantes de Pnut endogène : des tubes cytoplasmiques, des anneaux cytoplasmiques et le sillon de clivage durant la cytokinèse. Notre hypothèse est qu’il existe plusieurs mécanismes qui régissent la formation des structures hautement ordonnées et que ceux-ci sont dépendants des régions N et C terminales variables des septines qui sont impliquées dans plusieurs interactions. Divers mutants de Sep1, Sep2 et Pnut tronqués en N et en C-terminal ont été fusionnés à une protéine fluorescente et caractérisés par microscopie confocale. La localisation de ces mutants a été répertoriée et analysée en présence des septines endogènes ou lors de la déplétion de celles-ci. Nos résultats suggèrent que le domaine de liaison au GTP est suffisant pour le recrutement des septines au sillon de clivage durant la cytokinèse, mais que la région N-terminale est requise la formation des tubes et des anneaux cytoplasmiques dépendants de Pnut. / Septins are conserved from yeast to humans and are implicated in diverse cellular processes such as cytokinesis, vesicular transport and cellular cortical organization. There are 13 known genes that encode for human septins, which also have many isoforms, while there are only five septin genes in Drosophila melanogaster: Sep1, Sep2, Pnut, Sep4 and Sep5, which makes it an ideal model system. Septins have a conserved GTP binding domain, whose role is still not fully understood, and variable N-C-termini. Septins assemble together, via N-C and G interfaces, to form a hexamer, that is composed of Sep1, Sep2 and Pnut in Drosophila melanogaster, which assemble end-to-end to form non polar filaments. These filaments can subsequently assemble together to form higher-ordered structures, such as rings, tubes, bundles, and gauzes. Furthermore, septins are recruited to the cleavage furrow during cytokinesis although their organization there is unclear. The aim of this project is to define septin assembly mechanisms that can lead to the formation of different higher ordered structures. In Drosophila melanogaster S2 cells, septins are recruited to three, readily observable septin dependent structures: cytoplasmic rings, cytoplasmic tubes, and the cleavage furrow during cytokinesis. Our hypothesis is that multiple mechanisms govern septin incorporation into these structures and that these mechanisms differentially depend on septin N-C variable termini. A panel of mutants of Sep1, Sep2 and Pnut truncated in N-C-termini were fused to fluorescent proteins and their localization in S2 cells monitored by confocal microscopy, with or without depletion of endogenous septins. My results suggest that the GTP binding domain is sufficient for septin recruitment to the cleavage furrow during cytokinesis, but that the septin N-termini are required for recruitment to the cytoplasmic tubes and rings.

Cell polarity is an essential property of adult neurons, which rely on asymmetric distribution of receptors and transmitters for proper signal propagation and cell function. In the retina, loss of photoreceptor (PR) polarity can lead to retinal dystrophies such as Leber Congenital Amaurosis, but the molecular mechanisms involved in regulating PR polarity remain unclear. A highly conserved protein complex involved in the establishment of cell polarity from C. elegans to mammals is the Par complex. Localized at the subapical region of polarized cells, it is composed of the “partitioning defective” PDZ domain-containing proteins Par3/Par6 and the atypical protein kinase C (aPKC). Although extensively studied in epithelial cells, the role of the Par complex in mammalian neurons remains poorly understood. Our unpublished results indicate that conditional inactivation (cKO) of Par3 in the developing retina interferes with the polarized growth of the photosensitive cilium at the apical tip of PR cells, eventually leading to PR degeneration. To uncover how Par3 might regulate ciliogenesis in PR cells, we immunoprecipitated Par3 from mouse retinal extracts and carried out mass spectrometry analysis. We found a cluster of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) proteins as potential Par3-interacting partners in the retina. CaMKII is one of the most abundant proteins found in the central nervous system, where it constitutes 1-2% of total proteins. While extensive studies have demonstrated the importance of CaMKII in long-term potentiation (LTP), long term depression (LTD) and dendrite arborisation, its role in cell polarity remains unknown. Using tagged versions of Par3 and CaMKIID, we validated their interaction in vivo and in vitro by co-immunoprecipitation. Interestingly, we found that CaMKIID localizes to the ciliary region of PRs, suggesting that Par3 might recruit CaMKIID at the apical membrane of PR cells, where it could be involved in ciliogenesis. To explore this hypothesis, we investigated whether dominant-negative or constitutively active forms of CaMKIID could impact cilia formation in PRs. Interestingly, overexpression of both mutant forms of CaMKIID during PR development resulted in shortening of the photosensitive cilia (outer segments), similar to what we observed in Par3 cKO retinas. This study suggests that a CaMKIID/Par3 protein complex regulates the establishment of PR cell polarity, raising the possibility that this complex may be generally involved in controlling neuronal polarity throughout the nervous system. / Le traitement et la propagation de l’information nerveuse repose sur une distribution asymétrique de récepteurs et d’émetteurs à la surface de chaque neurone. Ce cloisonnement en domaines sous-cellulaires distincts est également appelé polarité cellulaire. Dans la rétine, la perte de polarité des photorécepteurs peut entraîner des dystrophies rétiniennes telle que l'amaurose congénitale de Leber, mais les mécanismes moléculaires impliqués restent flous. Un complexe protéique impliqué dans l'établissement de la polarité cellulaire, hautement conservé de C. elegans aux mammifères, est le complexe PAR. Localisé au niveau de la région sous-apicale des cellules polarisées, le coeur de ce complexe est constitué des protéines de la famille partitioning defective Par3 / Par6 et de la protéine kinase C atypique aPKC. Bien que largement étudié dans les cellules épithéliales, le rôle du complexe Par dans les neurones de mammifères reste mal compris. Nos résultats indiquent que l'inactivation conditionnelle (cKO) de Par3 dans la rétine de souris en développement interfère avec la croissance polarisée du cil photosensible à la pointe apicale des cellules photoréceptrices (PR), conduisant finalement à une dégénérescence des PRs. Pour découvrir comment Par3 pourrait réguler la ciliogenèse des PRs, nous avons immunoprécipité Par3 à partir d'extraits rétiniens de souris et effectué une analyse par spectrométrie de masse. Nous avons trouvé un ensemble de protéines appartenant à la famille des calcium-calmoduline-dépendantes de la protéine kinase II (CaMKII) comme partenaires potentiels de Par3 dans la rétine. Les CaMKII figurent parmi les protéines les plus abondantes du système nerveux central où elles constituent 1 à 2% des protéines totales. Alors que des études approfondies ont démontré l'importance de CaMKII dans la potentialisation et la dépression à long terme (LTP et LTD), et l'arborisation des dendrites, son rôle dans la polarité cellulaire reste inconnu. En utilisant des versions étiquetées de Par3 et CaMKIID, nous avons validé leur interaction in vivo et in vitro par co-immunoprécipitation. Nous avons mis en évidence une localisation de CaMKIID dans la région ciliaire des PR, suggérant que Par3 pourrait recruter CaMKIID à la membrane apicale des cellules PR, où il pourrait être impliqué dans la ciliogenèse. Pour explorer cette hypothèse, nous avons étudié si les formes dominantes négatives ou constitutivement actives de CaMKIID pouvaient avoir un impact sur la formation des cils des PRs. vii La surexpression des deux formes mutantes au cours du développement des PRs a entrainé un raccourcissement des segments externes, semblable à ce que nous avons observé dans les rétines Par3 cKO. Cette étude montre qu'un complexe de protéines CaMKIID / Par3 pourrait réguler l’établissement et le maintien de polarité des PRs, suggérant l’implication ce complexe dans le contrôle de la polarité neuronale de l’ensemble du système nerveux central.

Les cellules sont la plus petite forme de vie individuelle qui forme un organisme. La structure et la santé de tous les organismes est essentiellement définie par le nombre, le type et la taille de leurs cellules. Composé d'environ 30 trillions de cellules, l'homme possède des cellules aux fonctions et aux tailles remarquablement variées, allant d'un neurone pouvant atteindre un mètre à une cellule lymphoïde d'environ 16 µm de diamètre. Il est connu que la taille est fondamentalement l'équilibre entre la croissance cellulaire et la division cellulaire. Néanmoins, les questions sur les réseaux moléculaires qui contrôlent et déterminent le maintien de la taille optimale des cellules restent à déchiffrer. D'innombrables travaux ont caractérisé mTORC1 comme une voie régulatrice majeure de la croissance cellulaire jouant un rôle central, intégrant des stimuli intra et extracellulaires. Ce travail porte sur l'investigation et la caractérisation des acteurs moléculaires et des processus qui orchestrent la taille des cellules humaine déterminées par l'épistase chimique. J'ai entrepris une bibliothèque CRISPR / Cas9 à inactivation prolongée (EKO) dans NALM-6 (lignée cellulaire de lymphome pré-B), suivie d'un fractionnement de la taille des cellules par élutriation à contre-courant en présence de rapamycine (inhibiteur de mTOR), et comparé aux données non publiées données du laboratoire utilisant les mêmes méthodes sans rapamycine. Cette analyse de l'étude indique que dans le contexte amont de mTOR, la perte de gènes liés à la détection des nutriments entraîne une perte de taille en présence d'inhibition de mTOR. En outre, plusieurs knockouts géniques dans la biogenèse des ribosomes et l'homéostasie du calcium ont conduit à une perte ou un gain de taille, montrant un rôle pivot possible de ces processus dans le contrôle de la taille des cellules d'une manière dépendante de mTOR. Ce travail a fourni des informations sur les gènes et réseaux connus et inconnus qui peuvent réguler la taille des cellules d'une manière dépendante de mTOR. Ces résultats doivent être validés et approfondis. / All organisms are essentially structured and fitness defined by cell number, type and size. Composed of around 30 trillion cells, humans have cells with remarkably varied functions and size, ranging from a neuron that can reach one meter in length to a lymphoid cell that is around 16 μm in diameter. At a fundamental level, size is determined by the balance between cell growth and cell division. The molecular networks that control and maintain optimal cell size are yet to be deciphered. The mTORC1 pathway is a major regulator of cell growth that plays a central role in integrating intra- and extra-cellular stimuli. This study addresses the investigation and characterization of the molecular players and processes that orchestrate cell size in human cells, as determined by chemical-genetic size screens and epistasis analysis. I undertook a CRISPR/Cas9 extended-knockout (EKO) genome-wide library screen in the NALM-6 pre-B lymphoma cell line, followed by cell size fractionation by counter flow elutriation in the presence of the mTOR inhibitor rapamycin, and compared the screen data to a similar screen performed in the absence of rapamycin. The analysis indicates that upstream of mTOR, the loss of genes that are related to nutrient sensing, results in size changes in the presence of mTOR inhibition. Also, several gene knockouts in ribosome biogenesis and calcium homeostasis led to size alterations, suggesting a possible a pivotal role of these processes in cell size control in a mTOR-dependent fashion. This study provides insights into the genetic networks that regulate cell size in a mTOR-dependent fashion and establishes new hypotheses for future experimental tests.