Candida albicans est un pathogène fongique opportuniste de l’Homme, qui peut causer des infections superficielles mais aussi systémiques chez les patients immunodéprimés. Sa virulence est associée à sa capacité de changer d’une forme bourgeonnante à une forme hyphale. La petite GTPase de type Rho, Cdc42, est critique pour la croissance filamenteuse et, sous forme activée, sa localisation est restreinte à l’extrémité des hyphes. J’ai utilisé un système photoactivable, constitué des domaines d’Arabidopsis thaliana Cry2PHR-CibN, pour contrôler le recrutement de Cdc42 constitutivement actif à la membrane plasmique. J'ai déterminé comment le photo-recrutement de Cdc42 constitutivement actif perturbe la croissance filamenteuse et où, quand et comment une nouvelle croissance filamenteuse est ré-initiée. Mes résultats démontrent que, lors du photo-recrutement de Cdc42 constitutivement actif, l'extension du filament cesse puis un nouveau site de croissance s’établit dans la cellule. La localisation de ce nouveau site de croissance est corrélée à la longueur du filament. J'ai étudié les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le désassemblage du site de croissance initial et l'emplacement spécifique du nouveau site de croissance filamenteuse. Dans les hyphes en croissance, un «cluster» de vésicules, appelé Spitzenkörper, est localisé à l'extrémité du filament. Lors du photo-recrutement de Cdc42 constitutivement actif, un nouveau «cluster» de vésicules, de composition similaire à celui du Spitzenkörper initial, apparaît dans la cellule mère. J'ai suivi la dynamique du Spitzenkörper et la localisation de Cdc42 sous forme activée, des sites d'endocytose, des vésicules de sécrétion et des câbles d’actine suite à la perturbation du site de croissance initial dans le filament. Dans l’ensemble, mes résultats indiquent qu'il existe une compétition pour la croissance entre le Spitzenkörper et le «cluster» de vésicules qui se forme immédiatement après le photo-recrutement de Cdc42 constitutivement actif et qu'un axe de polarité dynamique peut être établi en l'absence de croissance directionnelle. / Candida albicans is a fungal human pathogen that can cause life-threatening infections in immunocompromised patients, in part, due to its ability to switch between an oval budding form and a filamentous hyphal form. The small-Rho GTPase Cdc42 is crucial for filamentous growth and, in its active form, localizes as a tight cluster at the tips of growing hyphae. I have used a light-activated membrane recruitment system comprised of the Arabidopsis thaliana Cry2PHR-CibN domains to control the recruitment of constitutively active Cdc42 to the plasma membrane. I have determined how photorecruitment of constitutively active Cdc42 perturbs filamentous growth and where, when and how new filamentous growth is subsequently initiated. My results demonstrate that, upon photorecruitment of constitutively active Cdc42, filament extension is abrogated and a new growth site can be established in the cell. Location of a new filamentous growth site correlates with the length of the initial filament. I have investigated the molecular mechanisms that underlie the disassembly of an initial growth site and the specific location of the new filamentous growth site. In growing hyphae a cluster of vesicles, referred to as a Spitzenkörper, is localized at the tip of the filament. Upon photorecruitment of constitutively active Cdc42, a new cluster of vesicles, with a composition similar to that of the initial Spitzenkörper, appears in the mother cell. I have followed the dynamics of the Spitzenkörper, active Cdc42, sites of endocytosis, secretory vesicles and actin cables subsequent to disruption of the initial growth site in the filament. Taken together, my results suggest that there is competition for growth between the Spitzenkörper and the cluster of vesicles that forms immediately after the photorecruitment of constitutively active Cdc42 and that a dynamic polarity axis can be established in the absence of directional growth.

La thérapie cellulaire utilisant une greffe d’hépatocytes est une stratégie prometteuse pour traiter les maladies du foie. Cependant, plusieurs limitations freinent leur transfert pour des applications cliniques, comprenant la production à haut débit d'hépatocytes fonctionnels, leur survie en culture, l’âge du donneur et la source des cellules souches hépatiques (CS). Les avancées scientifiques réalisées à ce jour ont permis d’identifier de nouveaux marqueurs moléculaires et les voies de signalisation impliquées dans la différenciation des CS en hépatocytes fonctionnels. En effet, la voie de signalisation Wnt a montré être importante pour réguler de nombreux processus biologiques des CS permettant de contrôler leur différenciation hépatique dont l’activation des GTPases et les gènes ciblant la voie de signalisation de Lgr5. Récemment, des études ont montré que le marqueur Lgr5 (récepteur 5 couplé à la protéine G contenant une répétition d’acides aminés riche en leucine) est décisif pour maintenir une expansion à long terme des CS hépatiques in vitro. En outre, Lgr5 fonctionne principalement comme un effecteur de la Cdc42 (cycle de division cellulaire 42) qui est un membre de la famille des Rho-GTPase. Une forte expression de la Cdc42 a montré être corrélée avec le vieillissement des SCs hématopoïétiques. Néanmoins, cette corrélation n'a jamais été étudiée à ce jour dans les cellules souches mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux humain (hADSCs).Au cours de nos travaux de thèse, nous nous sommes intéressés (i) à proposer une nouvelle technologie de reprogrammation d’hépatocytes matures murins en progéniteurs endodermiques (mEndoPCs) exprimant Lgr5 capables de générer des organoïdes spécifiques du foie et de se différencier en hépatocytes et cholangiocytes in vitro et en des structures biliaires et hépatiques in vivo (ii) à étudier l’activité de Cdc42 dans les hADSCs âgées et l'impact de son inhibition sélective par le ML141 sur leur potentiel de différenciation hépatique in vitro.Nous montrons qu’il a été possible de générer des mEndoPCs et à améliorer la différenciation hépatique des hADSCs âgés. Nous montrons également que Lgr5 et Cdc42 sont régulés de façon distincte par la voie de signalisation Wnt. De plus, nos résultats ont révélé que les voies LIFR/STAT3 et Lgr5/WNT sont essentielles pour l’auto renouvellement des mEndoPCs permettant leur expansion illimitée in vitro en présence d’activateur de STAT3. Les voies MAPK/PKA, WNT/ β-caténine et la production d'exosomes ont montré avoir rôle majeur dans l’âge des hADSCs. Nous montrons qu’une transition mésenchymato-épithéliale était nécessaire pour différencier les hADSCs en hépatocytes fonctionnels. D’autre part, ML141 est proposé comme un nouvel outil pharmacologique permettant de reverser l’âge des hADSC âgés et d’amplifier le taux de prolifération, d’adhésion et de fonctionnalité hépatique à un niveau équivalent aux hADSCs jeunes. Enfin, le transfert de ces méthodologies à l’homme pourrait servir pour la médecine régénératrice du foie, comme outil pour évaluer la toxicité hépatique des médicaments et pour l'ingénierie et la reconstitution d’un foie entier par des approches de « bio printing ». / Hepatocytes cell-based transplantation is a promising strategy for treating liver diseases. However, there are still several limitations for their use in clinical applications among them the generation of highthrouput of functional hepatocytes, their life span in culture, the age of the donor age and the source of hepatic stem cells (SCs). At present, the challenge lies to develop approaches aiming the identification of the new molecular markers signaling pathways involved in the differentiation of SCs toward functional hepatocytes. In fact, Wnt(s) pathways governs multiple biological processes controlling the differentiation fate of SCs into hepatocytes, some of them result in the activation of small GTPase and the Lgr5 pathway regulators. Indeed, Lgr5 (a target gene of Wnt, the Leucine-rich-repeat-containing G protein-coupled Receptor 5) was shown to be crucial for maintaining long-term expansion of hepatic SC in vitro. In addition, Lgr5 primarily functions as an effector of the Cdc42 GTPases (a RhoGTPase protein, the cell division cycle 42). Higher activity of Cdc42 was reported to be correlated to hematopoietic SCs aging. However, this correlation has never been studied before in adipose tissue Mesenchymal Stem Cells (ADSCs) which were proposed recently as a promising tool for liver regeneration.In this study, we were interested (i) to propose a novel method of reprogramming mouse mature hepatocytes into murine endodermic progenitors (mEndoPCs) that express Lgr5, generate liver-specific organoids and can differentiate into hepatocytes and cholangiocytes in vitro and give arise to bile duct structures and into functional hepatocytes in vivo, and (ii) to study the activity of Cdc42 in human aged-derived hADSCs and the impact of its selective inhibition by ML141 on their hepatic differentiation potential in vitro.In our study we succeeded to generate mEndoPCs and to improve the functionality of the aged-hADSCs derived-hepatocytes. We showed that both Lgr5 and Cdc42 are regulated distinctly by Wnt signaling pathways. In addition, our results revealed that LIFR/STAT3 and LGR5/WNT pathways are important to maintain the unlimited expansion of mEndoPCs in vitro when STAT3 pathway is activated. MAPK/PKA, WNT/ β-catenin pathways and the exosome’s production were shown to be deregulated with hADSCs aging. We showed also that a mesenchymal to epithelial transition was crucial to transdifferentiate hADSCs into functional hepatocytes. On the other side, ML141 is proposed as a new pharmacological tool to rejuvenate aged-hADSCs toward functionally younger-like cells thus by promoting cell proliferation, doubling and cell adherence. Finally, the transfer of these methodologies to human could serve the regenerative medicine of the liver as a good tool for hepatocyte-based drug toxicity screening systems and for the liver engineering using a « bio printing » approach.

A proteína Cdc42 (Cell Division Cycle 42) é um membro da família das Rho GTPases, sinalizadores intracelulares conhecidos pelo seu papel na regulação do citoesqueleto. Essa proteína e capaz de ciclar entre um estado ativo (ligado à GTP) e um estado inativo (ligado à GDP) e essa ativação é modulada por diversas proteínas, conhecidas como GEFs (guanine nucleotide-exchange factors), GAPs (GTPase-activating proteins) e GDIs (guanine nucleotide-dissociation inhibitors). Trabalhos recentes têm demonstrado um papel de Cdc42 na apoptose e na senescência, respostas relacionadas e comumente desencadeadas por estresse genotóxico. Neste contexto este trabalho procurou identificar interações de Cdc42 com outras proteínas, que podem ou não estar envolvidas nos mecanismos de resposta ao dano do DNA. Para isso foram utilizadas as linhagens celulares HeLa e MRC-5 submetidas a tratamento com radiação ultravioleta tipo C, a fim de provocar danos no DNA. Foram realizados dois diferentes tratamentos em cada uma das linhagens com diferentes tempos de incubação pós radiação UV, visando a busca de proteínas envolvidas em uma resposta rápida ou tardia ao dano causado. Os lisados celulares desses tratamentos foram submetidos ao pull-down com proteínas recombinantes GST, GST-Cdc42WT (Selvagem) e GST-Cdc42V12 (Mutação constitutivamente ativa). As proteínas purificadas foram digeridas e submetidas à análise por espectrometria de massa e os dados obtidos foram utilizados para a construção de redes de interação proteica. Dentre as proteínas identificadas as que despertaram maior atenção foram: Proibitina-2 (PHB2) encontrada nas amostras incubadas por 48 horas pós irradiação e Cullina-4A (CUL4A) e P53, encontradas em amostra incubada por 5 minutos pós radiação. Essas proteínas possuem papéis em apoptose e reparo de DNA e foram observadas em posições muito próximas de Cdc42 nas redes de interação, fazendo delas interessantes alvos para futuras validações de interação proteica por análises experimentais distintas / The Cdc42 protein (Cell Division Cycle 42) is a member of the Rho family of GTPases, intracellular signalling molecules well known for their role in the cytoskeleton regulation. This protein cycles between an active state (GTP-bound) and an inactive state (GDP-bound) and this regulation is modulated by proteins known as GEFs, GAPs and GDIs. Recent studies demonstrated roles for Cdc42 in apoptosis and senescence, cellular responses commonly triggered by genotoxic stress. This work sought to identify Cdc42 interactions with other proteins that possibly involved in response to DNA damage mechanisms. To reach this aims we used HeLa and MRC-5 cell lines submitted to treatments with ultraviolet C radiation to induce DNA damage. Two experimental conditions were used in each cell line with different times and doses post UV irradiation in order to search for proteins involved in either rapid or delayed response to the installed DNA damage. Cell lysates obtained from these treatments were subjected to pull-down experiments using recombinant proteins GST, GST-Cdc42-WT (Wild type) and GST-Cdc42-V12 (constitutively active mutant). Purified proteins were digested by trypsin, analyzed by mass spectrometry and th obtained data were used for the construction of protein-protein interaction (PPI) networks. Among the identified proteins those that seem more relevant to the aims of this project were: Prohibitin-2 (PHB2), found in samples incubated 48 hours post irradiation; Cullin-4A (CUL4A) and P53, found in samples incubated 5 minutes after radiation. These proteins have roles in apoptosis and DNA repair and were observed in close proximity to Cdc42 in PPI networks, making them interesting targets for future validation by different experimental approaches

L’homéostasie cellulaire est intimement liée au trafic membranaire, processus dynamique qui permet les échanges de lipides et de protéines entre les compartiments cellulaires mais aussi entre la cellule et le milieu extracellulaire. L’intersectin-1 (ITSN1) est une protéine d’échafaudage multifonctionnelle, impliquée dans les processus d’endocytose, d’exocytose, diverses voies de signalisation ainsi que dans la survie cellulaire. L’ensemble de mes travaux de doctorat a permis d’identifier deux nouveaux partenaires de l’ITSN1, RhoU et l’OPHN1, et de montrer leur implication dans le trafic membranaire. De plus je démontre que les variants d’épissage de l’ITSN1 pourraient avoir une spécificité d’interactiondifférente vis-à-vis de ses partenaires. Nous montrons aussi que l’ITSN1 est capable de former des complexes entre ses différentes isoformes. Ainsi, l'ensemble de ces données apportent de nouvelles connaissances sur l’interactôme d’ITSN1. / The cellular homeostasis is tightly linked to the membrane trafficking, a dynamic process which allows lipid and protein exchange between the cellular compartments as well as the cell and the environment. Intersectin1 (ITSN1) is a multifunctional scaffold protein implicated in the processes of endocytosis and exocytosis, different signaling pathways and cell survival. In present study I have identified two new partners of ITSN1, RhoU and OPHN1, and demonstrated their implication in membrane trafficking. Surprisingly, I have also found that the alternative splicing of ITSN1-L can lead to the change of the specificity of its interaction with binding partners. In addition, I have shown that different ITSN1 isoforms are capable to form complexes with each other. All together these data add new knowledge to ITSN1 interactome.

A proteína Cdc42 (Cell Division Cycle 42) é um membro da família das Rho GTPases, sinalizadores intracelulares conhecidos pelo seu papel na regulação do citoesqueleto. Essa proteína e capaz de ciclar entre um estado ativo (ligado à GTP) e um estado inativo (ligado à GDP) e essa ativação é modulada por diversas proteínas, conhecidas como GEFs (guanine nucleotide-exchange factors), GAPs (GTPase-activating proteins) e GDIs (guanine nucleotide-dissociation inhibitors). Trabalhos recentes têm demonstrado um papel de Cdc42 na apoptose e na senescência, respostas relacionadas e comumente desencadeadas por estresse genotóxico. Neste contexto este trabalho procurou identificar interações de Cdc42 com outras proteínas, que podem ou não estar envolvidas nos mecanismos de resposta ao dano do DNA. Para isso foram utilizadas as linhagens celulares HeLa e MRC-5 submetidas a tratamento com radiação ultravioleta tipo C, a fim de provocar danos no DNA. Foram realizados dois diferentes tratamentos em cada uma das linhagens com diferentes tempos de incubação pós radiação UV, visando a busca de proteínas envolvidas em uma resposta rápida ou tardia ao dano causado. Os lisados celulares desses tratamentos foram submetidos ao pull-down com proteínas recombinantes GST, GST-Cdc42WT (Selvagem) e GST-Cdc42V12 (Mutação constitutivamente ativa). As proteínas purificadas foram digeridas e submetidas à análise por espectrometria de massa e os dados obtidos foram utilizados para a construção de redes de interação proteica. Dentre as proteínas identificadas as que despertaram maior atenção foram: Proibitina-2 (PHB2) encontrada nas amostras incubadas por 48 horas pós irradiação e Cullina-4A (CUL4A) e P53, encontradas em amostra incubada por 5 minutos pós radiação. Essas proteínas possuem papéis em apoptose e reparo de DNA e foram observadas em posições muito próximas de Cdc42 nas redes de interação, fazendo delas interessantes alvos para futuras validações de interação proteica por análises experimentais distintas / The Cdc42 protein (Cell Division Cycle 42) is a member of the Rho family of GTPases, intracellular signalling molecules well known for their role in the cytoskeleton regulation. This protein cycles between an active state (GTP-bound) and an inactive state (GDP-bound) and this regulation is modulated by proteins known as GEFs, GAPs and GDIs. Recent studies demonstrated roles for Cdc42 in apoptosis and senescence, cellular responses commonly triggered by genotoxic stress. This work sought to identify Cdc42 interactions with other proteins that possibly involved in response to DNA damage mechanisms. To reach this aims we used HeLa and MRC-5 cell lines submitted to treatments with ultraviolet C radiation to induce DNA damage. Two experimental conditions were used in each cell line with different times and doses post UV irradiation in order to search for proteins involved in either rapid or delayed response to the installed DNA damage. Cell lysates obtained from these treatments were subjected to pull-down experiments using recombinant proteins GST, GST-Cdc42-WT (Wild type) and GST-Cdc42-V12 (constitutively active mutant). Purified proteins were digested by trypsin, analyzed by mass spectrometry and th obtained data were used for the construction of protein-protein interaction (PPI) networks. Among the identified proteins those that seem more relevant to the aims of this project were: Prohibitin-2 (PHB2), found in samples incubated 48 hours post irradiation; Cullin-4A (CUL4A) and P53, found in samples incubated 5 minutes after radiation. These proteins have roles in apoptosis and DNA repair and were observed in close proximity to Cdc42 in PPI networks, making them interesting targets for future validation by different experimental approaches

La mucoviscidose est causée par des mutations du gène CFTR (p.Phe508del étant la plus fréquente). Celui-ci code pour la protéine CFTR qui constitue un canal chlorure exprimé à la face apicale des cellules épithéliales. Au niveau du reticulum endoplasmique (RE), le contrôle de qualité conformationnelle oriente la majorité du CFTR en cours de repliement vers une voie de dégradation. Une fraction limitée du WT-CFTR parvient cependant à se replier correctement et peut ensuite progresservers la surface cellulaire, contrairement au Phe508del-CFTR (qui est néanmoins fonctionnel). Lorsque des formes mutées sont exportées à partir du RE, grâce à des traitements correcteurs, elles sont alors instables à la membrane plasmique. Par ailleurs, il a été montré que l'organisation des microfilaments d'actine participe à l'ancrage du canal au cytosquelette et à sa stabilité. Or, la petite GTPase Cdc42 influence la dynamique de nucléation de l'actine fibrillaire. Au cours de nos travaux, nous avons testé l'implication de Cdc42 et de certains de ses effecteurs dans la régulation de WT-CFTR dans des cellules épithéliales bronchiques. Dans ce cadre, la fonction de la voie Cdc42 a été perturbée par des traitements pharmacologiques et par ARN interférence. Les résultats obtenus, principalement par biotinylation de surface, ont permis de proposer que (1) la protéine Cdc42 participe à ladégradation de formes mal repliées de CFTR dans les étapes précoces et tardives de la voie de sécrétion et (2) la voie Cdc42, par son implication dans l'organisation de l'actine F corticale, affecte l’ancrage du canal chlorure au cytosquelette et régule ainsi son recrutement dans des vésicules d'internalisation. / Cystic Fibrosis is caused by CFTR gene mutations (p.Phe508del being the most frequently encountered). The CFTR protein functions as a chloride channel expressed at the plasma membrane of epithelial cells. Its productive folding in the endoplasmicreticulum (ER) is poorly efficient and unfolded proteins are therefore targeted to degradation. Nevertheless, a limited fraction of WT-CFTR acquires a native conformation and then progesses into the secretory pathway. In the case of Phe508del-CFTR, virtually all channels are degraded at this step except through corrector treatments. Under these conditions the mutant remains unstable at the plasma membrane (although it is functionnaly competent). Furthermore, it has been shown that fibrillar actin organization is involved in CFTR tethering to the cytoskeleton and channel stability. Moreover, the small GTPase Cdc42 promotes F actin nucleation. In the present study, we aimed at testing the involvement of Cdc42, and of some of its effectors, in WT-CFTR regulation in epithelial airway cells. In this context, Cdc42 pathway function was altered through pharmacological treatments or siRNAmediated depletions. Our results, mainly obtained via cell surface biotinylation assays, led us to propose that (1) Cdc42 is involved in misfolded CFTR degradation at early and late steps of the secretory pathway, and (2) Cdc42 pathway, through its F actin organization function, affects CFTR anchoring to the cytoskeleton and thus regulates its endocytosis.

CMT4H est une forme de CMT démyélinisant, à transmission autosomique récessive, pour laquelle notre équipe a identifié le gène responsable. Il s'agit du gène FGD4, codant pour FRABIN, protéine de 766 AA possédant 5 domaines fonctionnels: le domaine FAB de liaison à l'actine, un domaine DH responsable de l'échange GDP/GTP, et trois domaines de liaison avec des polyphosphoinositides. C'est une RhoGEF, connue pour activer les RhoGTPases Cdc42 et Rac1.Mon projet de thèse vise à mieux comprendre les bases moléculaires et les mécanismes physiopatologiques qui sous-tendent CMT4H grace à l'étudie de modèles cellulaires et murins. Dans un premier temps, j'ai identifié deux nouvelles mutations dans le gène FGD4. J'ai pu démontrer l'impact fonctionnel des mutations p.Met298fs*8 et p.Ala172Glyfs*27 et une absence totale la protéine dans les fibroblastes de ces patients, donnant lieu à une augmentation de l'activation de Cdc42.L'étude d'un modèle murin d'ablation conditionnelle de FGD4 dans les cellules de Schwann, m'a permis de démontrer la présence d' anomalies myéliniques dans le nerf périphérique de ces souris, ainsi qu'une diminution de l'activation de Cdc42.J'ai également montré, que dans les fibroblastes, FRABIN était localisée au niveau des endomembranes et que l'endocytose semblait déficient dans des cellules de patients. Finalement, l'identification de SNX3,comme partenaire protéique de FRABIN constitue un argument supplémentaire fort en faveur du rôle de FRABIN dans le trafic membranaire.La poursuite de l'étude de nos modèles et de modèles iPS ,permettra de poursuivre l'exploration de ces mécanismes et de mieux comprendre la physiopathologie de la forme CMT4H. / Charcot-Marie-Tooth neuropathy type 4H (CMT4H) is an inherited, autosomal recessive, peripheral neuropathy characterized by demyelination of sensory-motor nerves and due to mutations in FGD4. FGD4 encodes FRABIN, a GDP/GTP nucleotide exchange factor (GEF), specific for the GTPase Cdc42, composed of five functional domains: an N-terminal F-actin binding (FAB) domain, one Dbl homology (DH) domain, two pleckstrin homology (PH) domains, and one cysteine-rich FYVE domain.The main goal of my project is to understand the mechanisms leading to the pathology in CMT4H. To this purpose, I studied both cellular and mouse models.First, molecular screening of FGD4 allowed us to identify two additional mutations in FGD4. We also demonstrated a complete absence of the 105 kDa FRABIN isoform in patients homozygous for splicing and frameshift mutations, which unexpectedly was related to abnormally high levels of Cdc42 activation.The study of a mouse model with conditional ablation of fgd4 in Schwann cells, that we have generated, demonstrates the presence of abnormal myelin outfoldings in sciatic nerves from KO mice, which might be linked to decreased levels of Cd42 in mouse sciatic nerves. Finally, altered recycling of transferrin receptors in patients, with complete absence of FRABIN described above, as well as the identification of SNX3, a protein involved in endosomal trafficking, as a partner for FRABIN are new elements that I provide in favour of a role for FRABIN in membrane and cellular trafficking.Still, there are many points to understand, notably the relation between the RhoGTPase and the endosomal pathways, and the study of our models will help answer these questions.

La protéine cIAP1 (cellular Inhibitor of Apoptosis Protein-1) de la famille des IAP (Inhibitor of Apoptosis Protein) est un oncogène avec une activité E3 ubiquitine ligase. Au cours de la différenciation de nombreux modèles cellulaires (macrophages, cellules dendritiques, cellules épithéliales du colon, cellules souches hématopoïetiques, cardiomyocytes), cIAP1 sort du noyau pour se relocaliser dans le cytoplasme, cette relocalisation étant associée à un arrêt de prolifération. La plupart des fonctions connues de cIAP1 sont liées à sa localisation cytoplasmique où il est un régulateur important des voies de signalisation des récepteurs du TNF-a et de NF-?B. Cependant, cIAP1 est principalement exprimée dans le noyau de différents types cellulaires ce qui n’est pas en accord avec son rôle dans la signalisation cellulaire. Mon travail de thèse a permis d’identifier un rôle de cIAP1 dans la prolifération cellulaire. cIAP1 interagit avec le facteur de transcription E2F1 et favorise son recrutement sur les promoteurs des Cycline E et A impliquées dans les transitions G1/S et G2 du cycle cellulaire, ce qui augmente l’expression des transcrits et des protéines de ces deux cibles. Il semblerait que par cette activité, cIAP1 régule la prolifération des cellules et soit important dans l’équilibre entre la prolifération et la différenciation, deux mécanismes cellulaires étroitement liés. Dans un second travail, nous avons montré que cAIP1 est déterminant dans le remodelage du cytosquelette d’actine en réponse au TNF-a. Dans les fibroblastes, le TNF-a induit la formation de fines protrusions membranaires riches en actine appelées filipodes, cette formation étant régulée par cdc42. Mes travaux ont montrés que cIAP1, associé à son partenaire historique TRAF2, régule la formation de ces filipodes. Il est capable d’interagir directement avec la RhoGTPase Cdc42 et de contrôler son activation après un traitement par le TNF- a, mais aussi par l’EGF. De plus, cIAP1 régule également la transformation oncogénique par HRas en augmentant les propriétés invasives et migratoires des cellules. Ces nouvelles fonctions de cIAP1 pourraient contribuer à ses propriétés oncogéniques. / The inhibitor of apoptosis protein cIAP1 (cellular inhibitor of apoptosis protein-1) from the IAP family (Inhibitor of Apoptosis Protein) is an oncogene with an E3 ubiquitin ligase activity. cIAP1 is relocalized from the nucleus to the cytoplasm during the differentiation of many kind of cellular models (macrophages, dendritic cells, colon epithelial cells, hematopoietic stem cells, cardiomyocytes) and this relocalization is associated with a proliferation arrest. The well-known functions of cIAP1 are associated with its cytoplasmic localization, where it regulates the TNFa receptors and NF-?B signaling pathways. However, cIAP1 is mainly expressed in the nucleus on many cell types which is not in accordance with its cell signalling activity. My work identifies a function of cIAP1 in proliferation regulation. cIAP1 interacts with E2F1 transcription factor and favors its recruitment on Cyclins E and A promoters, both involved in G1/S and G2 phases of the cell cycle, which leads to high level of transcript and protein expression of these two targets. It seems that cIAP1 regulates the cellular proliferation and is important for the balance between proliferation and differentiation, two mechanisms tightly connected in cells. In a second work, we showed that cIAP1 is critical for actin cytoskeleton modification upon TNF-a treatment. In fibroblasts, TNF-a induce filipodia formation, a process regulated by cdc42. Our work showed that cIAP1, when associated with its partner TRAF2, interact and control cdc42 activation, a member of Rho GTPases protein family. We also observed that cIAP1 regulates HRas driven oncogenic transformation and increases the motility and invasiveness of the cells. These new functions of cIAP1 in the control of transcription factor and cell cytoskeleton could be important for its oncogenic properties.

<p>Many cells spontaneously establish a polarity axis even in the absence of directional cues, a process called symmetry breaking. A central question concerns how cells polarize towards one, and only one, randomly oriented "front". The conserved Rhotype GTPase Cdc42p is an essential factor for both directed and spontaneous polarization in various organisms, whose local activation is thought to define the cell's front. We previously proposed that in yeast cells, a small stochastic cluster of GTP-Cdc42p at a random site on the cortex can grow into a large, dominating cluster via a positive feedback loop involving the scaffold protein Bem1p. As stochastic Cdc42p clusters could presumably arise at many sites, why does only one site become the dominating "front"? We speculated that competition between growing clusters for limiting factors would lead to growth of a single winning "front" at the expense of the others. Utilizing time-lapse imaging with high spatiotemporal resolution, we now document initiation of multiple polarized clusters that competed rapidly to resolve a winning cluster. Such multicluster intermediates are observed in wild-type yeast cells with functional directional cues, but the locations where they are initiated are biased by the spatial cues. In addition, we detected an unexpected oscillatory polarization in a majority of the cells breaking symmetry, in which polarity factors initially concentrated very brightly and then dimmed in an oscillatory manner, dampening down to a final intermediate level after 2-3 peaks. Dampened oscillation suggests that the polarity circuit contains an in-built negative feedback loop. Mathematical modeling predicts that negative feedback would confer robustness to the polarity circuit and make the kinetics of competition between polarity factor clusters relatively insensitive to polarity factor concentration.</p><p>We are trying to understand how competition between clusters occurs. We find that the yeast guanine-nucleotide dissociation inhibitor (GDI), Rdi1p, is needed for rapid competition between clusters. In the absence of Rdi1p the initial clustering of polarity</p><p>factors is slowed, and competition is also much slower: in some cases cells still have two clusters at the time of bud emergence and they form two buds. We suggest that in the absence of Rdi1p, the clusters compete for a limiting pool of Cdc42p, and that slow</p><p>exchange of Cdc42p on and off the membrane in the absence of Rdi1p leads to slow competition.</p> / Dissertation

Les petites protéines G de la famille Rho sont des régulateurs importants de la fonction cellulaire. Elles lient les signaux extracellulaires à l'activation de diverses voies de signalisation telles que celles menant à la phagocytose, la mitogénèse, l'adhésion cellulaire, l'expression génique,... Toutefois leur fonction principale est l'assemblage et l'organisation du cytosquelette d'actine. Ces GTPases fonctionnent comme des interrupteurs moléculaires, actifs lorsque liés au GTP et inactifs sous la forme liée au GDP. Le but de notre thèse est d'investiguer, dans les cellules thyroïdiennes de chien en culture primaire, l'implication des protéines de la famille Rho et de l'organisation du cytosquelette d'actine dans les actions diverses que la TSH exerce, via l'AMPc, sur la morphologie, la prolifération, la différenciation et la fonction des thyrocytes de chien en culture primaire. Trois cascades conduisant à la mitogénèse coexistent dans la cellule thyroïdienne de chien: la voie de l'AMPc stimulée par la TSH ou la forskoline (activateur direct de l'adénylate cyclase), la voie des facteurs de croissance (tels que l'EGF, l'HGF) activant leur récepteur à activité tyrosine kinase et la cascade dépendante de la protéine kinase C activée par les esters de phorbol (TPA). Contrairement aux voies indépendantes de l'AMPc qui répriment l'expression des caractéristiques de différenciation, la cascade de l'AMPc stimule à la fois la prolifération, l'expression des gènes de l'état différencié et la fonction (iodation, formation d'H2O2, sécrétion hormonale). Dans la cellule thyroïdienne de chien, les agents activant les cascades dépendantes et indépendantes de l'AMPc ont des effets différents sur l'organisation du cytosquelette d'actine. La TSH/AMPc et le TPA induisent une destruction des microfilaments d'actine et un "ruffling" membranaire, tandis que les autres agents (insuline, EGF, HGF, sérum) ne modifient pas le réseau de fibres d'actine (fibres de stress) présent dans les cellules quiescentes. Parmi les protéines de la famille Rho, RhoA, Rac1 et Cdc42 sont les premières à avoir été identifiées et sont actuellement les mieux caractérisées. Nous montrons que la TSH, via l'AMPc, induit une diminution de la concentration de la forme active des protéines Rac1, Cdc42 et RhoA. En revanche, les autres agents mitogènes, tels que l'EGF et le TPA, qui activent des voies indépendantes de l'AMPc, n'affectent pas les taux de Rac1 et Cdc42 activés, mais augmentent le taux de RhoA-GTP. L'activation ou l'inactivation des protéines RhoA, Rac1 et Cdc42 est donc un nouvel élément distinguant les voies dépendantes et indépendantes de l'AMPc. Grâce à deux toxines bactériennes, la toxine B qui inactive les protéines Rho et la toxine CNF1 qui au contraire les active, nous montrons que, dans les thyrocytes, celles-ci jouent un rôle critique dans l'organisation du cytosquelette, dans la transition G1-S, dans l'expression des gènes de différenciation Tg, ThOXs, NIS et TPO, mais pas dans la génération d'H2O2. En effet, l'activité d'un ou plusieurs membres de cette famille est nécessaire à l'entrée des thyrocytes en phase S et à la phosphorylation de la protéine pRb, étape pré-requise à la transition G1-S. L'activation de ces protéines n'induit cependant pas, à elle seule, la prolifération. Nous mettons également en évidence l'existence d'un nouveau mécanisme par lequel ces protéines contrôleraient l'activité des complexes cycline D3-CDK4 indépendamment de leur assemblage. Par l'utilisation de la dihydrocytochalasine B, qui comme la toxine B via l'inactivation des Rhos, désorganise le cytosquelette, nous démontrons que l'intégrité de celui-ci n'est pas requise pour la progression des thyrocytes en phases G1 et S. L'inactivation des protéines Rho est par contre nécessaire à l'induction, par l'AMPc, de l'expression des gènes de différenciation incluant Tg, ThOXs, NIS et TPO, puisque ce processus est inhibé par la toxine CNF1. De plus, l'inactivation des Rhos par la toxine B, ainsi que le désassemblage des fibres de stress et du cytosquelette induit par la dihydrocytochalasine B, suffisent à imiter l'induction dépendante de l'AMPc de Tg et ThOXs, mais pas de NIS et TPO. La toxine B et la dihydrocytochalasine B imitent aussi l’effet de la voie TSH/AMPc sur l’accumulation de p27kip1. Enfin, nous montrons que l'augmentation de la production d'H2O2, nécessaire à la synthèse des hormones thyroïdiennes, ne requiert pas l'activité de la protéine Rac (ni des autres protéines de la famille Rho) alors que celle-ci joue un rôle déterminant dans la génération d'H2O2 dans le leucocyte.