Les Rhabdomyosarcomes (RMS) sont des sarcomes qui touchent préférentiellement les enfants et les adolescents. Les RMS sont à l'origine de nombreuses métastases qui sont responsables d'une réduction importante de l'espérance de vie du malade. Une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant la migration et l'invasion des RMS pourrait orienter vers de nouvelles thérapies visant à enrayer le développement de métastases. La dissémination métastatique fait intervenir de nombreuses protéases dont la µ- et la m-calpaïne, cystéine-protéases, constituant avec leur inhibiteur endogène, la calpastatine, le système protéolytique neutre calcium-dépendant. Dans différents travaux, l'activité de ces calpaïnes a été montrée comme dérégulée, notamment dans le cancer du rein, de la peau ou encore les adénocarcinomes colorectaux. Une connaissance approfondie de l'impact de la dérégulation de l'activité des calpaïnes sur la dissémination métastatique pourrait en faire des cibles thérapeutiques de choix. L’étude de l’activité, de l’expression et de la localisation des différents composants du système protéolytique neutre calcium-dépendant a permis de mettre en évidence une activité dérégulée des calpaïnes dans les RMS. Cette forte activité serait due à une expression très faible de la calpastatine. L’analyse comparative des caractéristiques adhésives et cinétiques des RMS par rapport aux cellules témoins, des myoblastes humains (LHCN-M2) montre un faible taux d’adhésion associé à une vitesse de migration élevée des RMS. L’activité calpaïne présente une corrélation linéaire positive avec la vitesse de migration ; les calpaïnes se présentent donc comme marqueur de l’agressivité tumorale. L’inhibition des calpaïnes par la calpeptine réduit fortement cette vitesse. Le cytosquelette des RMS est désorganisé et ne présente pas, contrairement à celui des cellules non-tumorales, de fibres de stress. À ce niveau, les études pour tenter de discriminer le rôle de la µ-calpaïne et de la m-calpaïne, utilisant des oligonucléotides antisens, montrent que dans les LHCN-M2, la µ-calpaïne jouerait un rôle prépondérant dans la régulation de l’alpha-actine en régulant de manière négative son expression. Quant à la béta-actine, elle serait régulée, aussi de manière négative, mais, uniquement par la m-calpaïne. Dans les ARMS, la µ-calpaïne et la m-calpaïne jouent un rôle similaire en stimulant l’expression des deux isoformes. De plus, le pouvoir invasif important des RMS est fortement diminué lorsque l’activité calpaïne est inhibée. L’implication des calpaïnes tant au niveau de l’adhésion, de la migration que de l’invasion des RMS font de ces dernières une cible d’étude importante pour tenter de contrecarrer le développement de métastases. / Rhabdomyosarcoma (RMS) are a soft-tissue sarcoma commonly encountered in childhood and adolescence. RMS cells can acquire invasive behaviour and can form metastases which decrease less than 20% the patients healing. The comprehension of mechanisms that regulate cancer cells migration and invasion may be a key for development of new therapies for limiting metastasis. The metastatic dissemination implicates lots of proteases of which µ-calpain and m-calpain. Calpain activity is Ca2+-dependent and is principally regulated by calpastatin, its specific endogenous inhibitor. The deregulation of calpains has been involved in tumour invasion and metastasis in several different cell types. Then, calpains would be a good target for development of novel therapies to control metastasis. Study of calpain activity, expression, and localisation underline the deregulation of calpain activity in RMS. This high activity may be due to weak expression of calpastatin. The comparative analysis of adhesive and kinetical characteristics of RMS cells, compared to human myoblasts, LHCN-M2 cells, show a weak adhesiveness and an important migration velocity in RMS cells. The calpain activity presents a positive linear correlation with the migration velocity; so, calpain may be considered as marker of tumoral aggressiveness. The inhibition of calpain by calpeptin reduces significantly the migration velocity. The cytoskeleton RMS cells is disorganised and does not present stress fibers, contrary to LHCN-M2 cells. At this level, discrimination of µ- and m-calpain role, using antisens oligonucleotides, shows that in LHCN-M2 myoblasts, µ-calpain may negatively regulate the alpha-actin expression and that béta-actin may be positively regulated by the m-calpain. In ARMS cells, both µ- and m-calpain positively regulate alpha- and béta-actin. Moreover, the invasive behaviour of RMS cells is importantly decreased when calpains are inhibited. In summery, calpains may implicate in the anarchic adhesion, migration and increase of invasion. In this way, targeting calpain activity may represent a good strategy for limiting development of RMS tumour as well as their metastatic behaviour.

La recherche de nouvelles cibles est indispensable pour le traitement des maladies inflammatoires en constante progression depuis quelques décennies dans les pays industrialisés. Les calpaïnes pourraient être de telles cibles. Ce sont des protéases à cystéine dont l'activité est augmentée par le calcium et limitée par la calpastatine qui est un inhibiteur endogène spécifique. Elles sont présentes dans les cellules T dont l'activation conduit au développement des pathologies immunes et inflammatoires. Dans cette étude, nous avons montré que les calpaïnes intracellulaires modulent l'activité des cellules T, qu'elles peuvent être externalisées et que les calpaïnes intra- et extra- cellulaires ont des effets opposés. En effet, les calpaïnes intracellulaires augmentent la mobilité des cellules T et par leur action protéasique sur la chaine c du récepteur de l'IL-2 orientent la différenciation des cellules T en Th17 qui sont pro-inflammatoires. Par contre, une fois externalisées via les transporteurs ABC A1 (ATP Binding Cassette A1) les calpaïnes clivent la protéine gp130, une sous-unité du récepteur de l'IL-6, et ainsi limitent la différenciation des cellules T en Th17 induite par l'IL-6. Une molécule ou drogue capable de limiter l'action des calpaïnes intracellulaires tout en favorisation leur externalisation serait une bonne cible thérapeutique dans le développement des maladies inflammatoires

Resultats anteriors mostraven que rates amb obesitat nutricional ("dieta de cafeteria") tenien un perfil metabòlic d'estalvi de nitrogen, mentre que pel model d'obesitat genètica (Zucker (fa/fa)) es suggeria un malbaratament de nitrogen. Es mostra una reducció en la taxa de recanvi d'alanina per l'animal sencer en el model d'obesitat nutricional, i un increment en el model d'obesitat genètica. La fracció anabòlica de la taxa és la responsable d'aquestes alteracions, suggerint perturbacions en el metabolisme de proteïnes. S'estudiaren músculs individuals, escollits per a assolir un rang ampli de perfils fibril•lars. L'obesitat genètica causa una reducció del contingut en proteïna, principalment en els músculs lents i oxidatius, la qual cosa correlaciona amb un increment en l'activitat µ-calpaïna, congruent amb una taxa de degradació de proteïnes incrementada Per contra, a l'obesitat nutricional, s'observa un increment en el contingut de proteïnes, fonamentalment en els músculs ràpids i glicolítics que no es va poder associar a variacions en l'activitat del sistema calpaïna, congruent amb una taxa de síntesi de proteïnes incrementada

Resultats anteriors mostraven que rates amb obesitat nutricional ("dieta de cafeteria") tenien un perfil metabòlic d'estalvi de nitrogen, mentre que pel model d'obesitat genètica (Zucker (fa/fa)) es suggeria un malbaratament de nitrogen. Es mostra una reducció en la taxa de recanvi d'alanina per l'animal sencer en el model d'obesitat nutricional, i un increment en el model d'obesitat genètica. La fracció anabòlica de la taxa és la responsable d'aquestes alteracions, suggerint perturbacions en el metabolisme de proteïnes.S'estudiaren músculs individuals, escollits per a assolir un rang ampli de perfils fibril·lars. L'obesitat genètica causa una reducció del contingut en proteïna, principalment en els músculs lents i oxidatius, la qual cosa correlaciona amb un increment en l'activitat µ-calpaïna, congruent amb una taxa de degradació de proteïnes incrementada Per contra, a l'obesitat nutricional, s'observa un increment en el contingut de proteïnes, fonamentalment en els músculs ràpids i glicolítics que no es va poder associar a variacions en l'activitat del sistema calpaïna, congruent amb una taxa de síntesi de proteïnes incrementada.

Le cancer colorectal est un cancer majeur en termes de fréquence et de mortalité. Il s’agit de la deuxième cause de décès par cancer, avec 17 500 décès en France en 2011. Le traitement des stades avancés repose sur différentes molécules anti-cancéreuses telles que l’oxaliplatine. Cependant le développement de résistances entraine des échecs thérapeutiques expliquant le faible taux de survie observé. Il est donc crucial d’identifier les mécanismes de résistance et ses acteurs et de découvrir de nouvelles pistes de traitements.Dans un premier temps, nous nous sommes donc intéressés aux rôles joués par les calpaïnes et NOX1 dans le développement de la résistance à l’oxaliplatine en étudiant des cellules tumorales colorectales résistantes à cette drogue. Ce qui nous a permis d'identifier une voie de signalisation impliquée dans la résistance à cette chimiothérapie.Dans un second temps nous nous sommes intéressés à étudier la réversion de cette résistance à l’oxaliplatine. En criblant différentes chimiothérapies ce qui a permis de mettre en évidence une inversion du statut résistant/sensible dans nos cellules sélectionnées.La première partie de nos données met en évidence de nouvelles régulations de Nox1 qui diffèrent en fonction de la sensibilité des cellules à l’oxaliplatine. Nos résultats montrent aussi que p38 MAPK pourrait être une cible thérapeutique de choix. Dans la deuxième partie nous avons identifié un nouveau traitement permettant l'induction de l'apoptose dans nos cellules résistantes. Ainsi la gemcitabine pourrait être une solution pour traiter les patients ne répondant pas ou plus aux protocoles basés sur l’oxaliplatine / Colorectal cancer is a major cancer in terms of frequency and mortality. This is the second leading cause of cancer death, with 17,500 deaths in France in 2011. The treatment of advanced stages is based on different chemotherapeuties including oxaliplatin. However, the development of resistance leads to therapeutic failures explaining the low survival rate. It is therefore crucial to identify the mechanisms of resistance and the actors involved and to discover new therapeutic approaches. We first investigated the role played by calpains and NOX1 in the development of resistance to oxaliplatin, studying oxaliplatin-resistant colorectal tumor cells. This allowed us to identify a signaling pathway involved in resistance to this chemotherapy.Secondly, we have studied the reversion of this resistance to oxaliplatin. A screening of different chemotherapies revealed a reversal of the resistant / sensitive status in our selected cells In the first part, our data highlight novel Nox1 regulations which differ according to the sensitivity of the cells to oxaliplatin. Our results also show that p38 MAPK could be a therapeutic target for treating colorectal cancers resistant to oxaliplatin. In the second part, we have identified a new treatment to induce apoptosis in our resistant cells. Indeed, gemcitabine may be a solution to treat patients who do not respond to oxaliplatin-based protocols.

Les calpaïnes sont des protéases à cystéine de type papaïne identifiées depuis plusieurs décennies. Parce que leur expression est cytosolique et parce que leur activité est contrôlée par la concentration de Ca2+, il est maintenant admis qu'elles jouent un rôle essentiel dans la signalisation intracellulaire. Elles participent ainsi au contrôle de l'apoptose, de la prolifération, de l'adhérence à la matrice extracellulaire et de la mobilité cellulaire. Il n'est donc pas étonnant qu'elles soient impliquées dans les pathologies lourdes (dystrophies musculaires, ischémies, dégénérescences neuronales, mobilité cellulaire invasive). L'objectif de nos recherches est d'élucider les mécanismes d'activation de différentes calpaïnes (Capn1,Capn2, Capn3) et les voies de signalisation qu'elles mettent en jeu. En effet, l'association de la calpaïne 3 avec la titine est un élément essentiel dans la régulation et l'activation de la protéase. Dans ce cadre, ce travail visait à caractériser les interactions moléculaires des calpaïnes 1 et 3 avec la région N1 de la titine humaine. Nous avons pu montré que cette région pouvait fixer très fortement du calcium permettant la polymérisation des molécules de titine. Cette structuration calcium dépendante conditionne la fixation de la µ-calpaïne sur le domaine I4 de la titine. La seconde partie du travail a permis de caractériser la colocalisation de la calpaïne 3 avec la calpaïne 1 au niveau du domaine I5. A l'inverse de la µ-calpaïne , l'association de la calpaïne 3 ne semble pas dépendre de la structure de la titine mais plutôt des changements structuraux pouvant intervenir sur la protéase elle-même quand elle fixe du calcium. A la lumière de ces résultats, la titine apparaît comme un régulateur de l'action calpainolytique

La sarcopénie ou perte involontaire progressive de la masse musculaire chez le sujet âgé s’accompagne de l’altération de nombreux phénomènes physiologiques comparables à ceux observés chez les myopathes. Le processus de régénération musculaire est très ralenti, les activités protéolytiques intracellulaires sont modifiées et de nombreuses fonctions cellulaires sont perturbées en raison d’un stress oxydatif incontrôlé. L’intervention des calpaïnes, protéases neutres calcium-dépendantes, dans les processus associés au développement, à la régénération et à l’intégrité du tissu musculaire est incontestable. Les calpaïnes apparaissent, en effet, comme des acteurs clefs des voies de transductions liées à la myogenèse, la prolifération et la survie cellulaire. Toutefois aucune étude permettant d’établir la relation vieillissement du tissu musculaire- activité calpaïne n’a été entreprise à ce jour. Le projet a donc pour but principal d’inventorier les signaux pro-sarcopéniques interagissant avec les calpaïnes et d’établir leurs relations avec la fonctionnalité des cellules satellites, le stress oxydant et l’apoptose. Nous avons mis en évidence une augmentation de l’expression/activité des calpaïnes durant le vieillissement musculaire chez le rat et identifié des partenaires des calpaïnes impliqués dans des fonctions physiologiques altérées durant la sarcopénie: homéostasie calcique, activité contractile, production d’ATP, régénération musculaire. Nous avons également montré que l’induction d’un stress oxydant entraîne l’activation des calpaïnes au cours de la prolifération des cellules satellites de façon corrélée à une augmentation de l’apoptose. D’une manière intéressante, un traitement préventif par un antioxydant naturel d’écorce de pin (Oligopin®) est capable de prévenir à la fois l’apoptose et l’activation des calpaïnes. L’ensemble de ces résultats suggère que le stress oxydant associé au vieillissement induirait des mécanismes calpaïno-dépendants responsables de l’altération de processus essentiels à la fonction musculaire. / Aging is associated with a progressive and involuntary loss of muscle mass also known as sarcopenia. This condition represents a major public health concern. Although sarcopenia is well documented, the molecular mechanisms of this condition still remain unclear. The calcium-dependent proteolytic system is composed of calcium dependent cystein-proteases named calpains. Calpains are involved in a large number of physiological processes such as muscle growth and differentiation, and pathological conditions such as muscular dystrophies. The aim of this study was to determine the involvement of the proteolytic system in the phenotype associated with sarcopenia by identify the key proteins (substrates or regulators) interacting with calpains during muscle aging and identify pro-sarcopenic signals after oxidative stress induction in satellite cells. Muscle aging was correlated with the up-regulation of calpain activity. Ryanodine receptor 1, ATP synthase subunit alpha and alpha actinin 3 appear as key partners of calpains during muscle aging. Such interactions suggest an implication of calpains in many processes altered during aging including cytoskeletal disorganisation, regulation of calcium homeostasis and mitochondrial dysfunction. Furthermore, oxidative stress induction led to an increase in the activity of calpains correlated to an increase in apoptosis of proliferating satellite cells. In a very interesting way, a preventive treatment with a commercial antioxidant (Oligopin®) prevented these effects. All these data suggest that oxidative stress coupled observed during muscle aging could lead to calpaïno-dependent mechanisms responsible for apoptosis and muscle dysorganisation.