Bacterial meningitis occurs when blood-borne bacteria are able to penetrate highly specialized brain endothelial cells (BECs) and gain access to the meninges. Neisseria meningitidis (Nm) is a human-exclusive pathogen for which suitable in vitro models are severely lacking. Until recently, modeling BEC-Nm interactions has been almost exclusively limited to immortalized human cells that lack proper BEC phenotypes. Specifically, these in vitro models lack barrier properties, and continuous tight junctions. Alternatively, humanized mice have been used, but these must rely on known interactions and have limited translatability. This motivates the need to establish novel human-based in vitro BEC models that have barrier phenotypes to research Nm-BEC interactions. Recently, a human induced pluripotent stem cell (iPSC) model of BECs has been developed that possesses superior BEC phenotypes and closely mimics the in vivo blood vessels present at the blood-meningeal barrier. Here, iPSC-BECs were tested as a novel cellular model to study Nm-host pathogen interactions, with focus on host responses to Nm infection. Two wild type strains and three mutant strains of Nm were used to confirm that these followed similar phenotypes to previously described models. Importantly, the recruitment of the recently published pilus adhesin receptor CD147 underneath meningococcal microcolonies could be verified in iPSC-BECs. Nm was also observed to significantly increase the expression of pro-inflammatory and neutrophil-specific chemokines IL6, CXCL1, CXCL2, CXCL8, and CCL20, at distinct time points of infection, and the secretion of IFN γ and RANTES by iPSC-BECs. Nm was directly observed to disrupt tight junction proteins ZO-1, Occludin, and Claudin-5 at late time points of infection, which became frayed and/or discontinuous upon infection. This destruction is preceded by, and might be dependent on, SNAI1 activation (a transcriptional repressor of tight junction proteins). In accordance with tight junction loss, a sharp loss in trans-endothelial electrical resistance, and an increase in sodium fluorescein permeability was observed at late infection time points. Notably, bacterial transmigration correlated with junctional disruption, indicating that the paracellular route contributes for bacterial crossing of BECs. Finally, RNA-Sequencing (RNA-Seq) of sorted, infected iPSC-BECs was established through the use of fluorescence-activated cell sorting (FACS) techniques following infection. This allowed the detection of expression data of Nm-responsive host genes not previously described thus far to play a role during meningitidis. In conclusion, here the utility of iPSC-BECs in vitro to study Nm infection could be demonstrated. This is the first BEC in vitro model to express all major BEC tight junctions and to display high barrier potential. Altogether, here this model provides novel insights into Nm pathogenesis, including an impact of Nm on barrier properties and tight junction complexes and suggests that the paracellular route contributes to Nm traversal of BECs. / Eine bakterielle Meningitis tritt auf, wenn durch Blut übertragene Bakterien hochspezialisierte Hirnendothelzellen (BEC) durchdringen und Zugang zu den Meningen erhalten. Neisseria meningitidis (Nm) ist ein human-exklusiver Erreger, für dessen Untersuchung es an geeigneten In-vitro-Modellen mangelt. Bis vor kurzem war die Modellierung von BEC-Nm-Wechselwirkungen fast ausschließlich auf immortalisierte humane Zellen beschränkt, denen wichtige BEC-Phänotypen fehlen. Besonders hervorzuheben sind das Fehlen physiologischer Barriereeigenschaften durch unkontinuierliche dichte Zell-Zell-Verbindungen. Als alternative Modellorganismen können humanisierte Mäuse verwendet werden, die sich jedoch auf bekannte Wirt-Erreger-Wechselwirkungen stützen und durch Speziesunterschiede eine eingeschränkte Übersetzbarkeit aufweisen. Dies begründet die Notwendigkeit, neuartige humane In-vitro-BEC-Modelle zu etablieren, die physiologische Barrierephänotypen aufweisen, um Nm-BEC-Wechselwirkungen zu untersuchen. Kürzlich wurde ein humanes Modell entwickelt, welches auf aus induziert pluripotenten Stammzellen (iPSCs) abgeleiteten humanen BECs basiert und sich durch einen physiologischen Blut-Hirn-Schranken-Phänotyp auszeichnet. Die iPSC-BECs wurden in dieser Arbeit als neuartiges zelluläres Modell getestet, um Nm-Wirt-Pathogen-Wechselwirkungen zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf Wirtsreaktionen auf Nm-Infektionen lag. Zwei Wildtypstämme und drei Mutantenstämme von Nm wurden verwendet, um zu bestätigen, dass diese ähnlichen Phänotypen wie in zuvor beschriebenen Modellen folgten. Hervorzuheben ist, dass die Rekrutierung des kürzlich veröffentlichten Pilus-Adhäsin-Rezeptors CD147 unter Meningokokken-Mikrokolonien in iPSC-BECs verifiziert werden konnte. Es wurde auch beobachtet, dass Nm die Expression der entzündungsfördernden und neutrophilen spezifischen Chemokine IL6, CXCL1, CXCL2, CXCL8 und CCL20 zu bestimmten Zeitpunkten der Infektion sowie die Sekretion von IFN-γ und RANTES durch iPSC-BECs signifikant erhöht. Es wurde zudem beobachtet, dass Nm die Tight Junction-Proteine ZO-1, Occludin und Claudin-5 zu späten Zeitpunkten der Infektion zerstört, verursacht durch die Infektion wurde ein ausgefranster und/oder diskontinuierlicher Tight Junction-Phänotyp beobachtet. Dieser Zerstörung geht die SNAI1-Aktivierung (ein Transkriptionsrepressor für Tight Junction-Proteine) voraus und könnte von ihr abhängig sein. In Übereinstimmung mit dem Verlust der Tight Junctions wurde zu späten Infektionszeitpunkten ein starker Verlust des transendothelialen elektrischen Widerstands und eine Zunahme der Natriumfluoreszein-Permeabilität beobachtet. Bemerkenswerterweise korrelierte die bakterielle Transmigration mit dem Verlust der Tight Junctions, was darauf hinweist, dass der parazelluläre Weg zur bakteriellen Überwindung von BECs eine entscheidende Rolle spielt. Schließlich wurde die RNA-Sequencing (RNA-Seq) von sortierten, infizierten iPSC-BECs durch die Verwendung von fluoreszenzaktivierten Zellsortiertechniken (FACS) nach der Infektion durchgeführt. Dies ermöglichte erstmalig den Nachweis von Expressionsdaten von Nm-responsiven Wirtsgenen, welche bei der Meningitidis eine Rolle zu spielen scheinen. Zusammenfassend konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Nutzen von iPSC-BECs In-Vitro-Modellen zur Untersuchung von Nm-Infektionen gezeigt werden. Dies ist das erste BEC-In-vitro-Modell, das alle wichtigen BEC-Tight Junctions exprimiert und ein hohes Barrierepotential aufweist. Insgesamt liefert das eingesetzte Modell neue Einblicke in die Nm-Pathogenese, einschließlich der Beeinflussung der Barriereeigenschaften und der Tight Junction-Komplexe durch Nm, und gibt erste Hinweise darauf, dass die parazelluläre Route zum Nm-Übertritt von BEC-Barrieren eine entscheidende Rolle spielt.

Problématique: Le virus du papillome humain (VPH) est présent dans près de 50% des cancers de l’oropharynx. Le potentiel oncogénique du VPH est encodé dans les oncoprotéines E6 et E7, qui agissent en modulant différents gènes, dont les gènes suppresseurs de tumeur p53 et pRb. Les cellules VPH positives démontrent une altération au niveau de la signalisation de la réponse aux dommages à l’ADN (RDA), un mécanisme de contrôle dans l’arrêt de la croissance des cellules ayant subit des dommages au niveau de leur ADN. Hypothèse et objectifs : Nous croyons que les défauts au niveau de la RDA des cancers VPH positifs peuvent être exploités afin de sensibiliser préférentiellement les cellules cancéreuses aux traitements de radiothérapie. Cette stratégie de recherche nécessite l’élaboration d’un modèle cellulaire de carcinogenèse isogénique pour le cancer de l’oropharynx que nous proposons de développer et de caractériser. L’étude vise à dériver des lignées isogéniques à partir de kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx pour ensuite valider la carcinogenèse de notre modèle in vitro & in vivo Méthodologie : Des lignées cellulaires de kératinocytes primaires et de cellules épithéliales de l’oropharynx ont été successivement modifiées par transduction afin de présenter les mutations associées aux cancers de l’oropharynx induits par le VPH. Les cellules ont été modifiées avec des lentivirus codants pour la télomérase (hTERT), les oncogènes E6, E7 et RasV12. Afin de valider la cancérogenèse in vitro de notre modèle, des études d’invasion en matrigel et de croissance sans ancrage en agar mou ont été réalisées. Les populations cellulaires transformées ont été ensuite introduites dans des souris immunodéficientes afin d’évaluer leur tumorogénicité in vivo. Résultats : À partir des plasmides recombinés construits par méthodes de clonage traditionnelle et de recombinaison « Gateway », nous avons produit des lentivirus codants pour la télomérase humaine (hTERT), les oncogènes viraux E6 et E7 et l’oncogène Ras. Les kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx ont été infectés successivement par transduction et sélectionnés. Nous avons validé l’expression de nos transgènes par méthode d’immunofluorescence, de Western Blot et de réaction de polymérisation en chaîne quantitative en temps réel (qRT-PCR). Nous avons établi trois lignées des cellules épithéliales de l’oropharynx (HNOE) à partir d’échantillons tissulaires prélevés lors d’amygdalectomie (HNOE42, HNO45, HNOE46). Les cellules transduites avec le lentivirus exprimant le promoteur fort CMV/TO de l’oncogène RasV12 ont présenté un changement morphologique compatible avec une sénescence prématurée induite par l’oncogène Ras. En exprimant des quantités plus faibles du RasV12 mutant, la lignée cellulaire HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 a réussi à échapper à la sénescence induite par l’oncogène Ras. La population cellulaire exprimant HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 a présenté un phénotype malin en culture et à l’étude d'invasion, mais n’a pas démontré de résultats positifs à l’étude de croissance sans ancrage en agar mou ni en xénogreffe en souris immunodéficientes. Conclusion : Nos résultats démontrent qu’en présence des oncogènes viraux E6 et E7, il y a un troisième mécanisme suppresseur de tumeur qui médie la sénescence induite par l’oncogène Ras. Nous avons identifié que la présence de E6 seule ne suffit pas à immortaliser les kératinocytes primaires humains (HEKn). Nous n’avons pas réussi à créer un modèle in vitro de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH. / Background: Human papillomavirus (HPV) is present in almost 50% of all oropharyngeal cancers. The oncogenic potential of HPV is encoded by the E6 and E7 oncoproteins, which act by modulating different genes, including tumour suppressor genes p53 and pRb. The process of inactivation of p53 and pRb is largely responsible for the genomic instability that contributes to malignant transformation of cells. HPV-positive cancer cells show an alteration in their DNA Damage Response (DDR) signalling pathway that allows them to inhibit key tumour suppressor genes and to ignore DNA damage signals. Hypothesis and objectives: We believe that these DDR defects can be exploited to preferentially sensitize cancerous cells to radiotherapy by using a defined cell culture model. We propose to characterize a defined cell culture model for HPV induced oropharyngeal cancer. Derive isogenic cell culture lines from primary skin keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells. and to validate the carcinogenesis of our model in vitro and in vivo. Methods: We propose to use primary skin keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells which will be sequentially modified by transduction using a Gateway Lentiviral System to present the mutations associated with HPV induced oropharyngeal cancer. The cells will be modified with lentivirus encoding the human telomerase (hTERT), E6, E7 and Ras oncogenes. To validate the in vitro carcinogenesis of our model, we will assess anchorage independent growth and invasiveness by means of soft agar medium and matrigel studies. To assess in vivo tumorigenicity, the transformed cell populations will be introduced into immunodeficient mice. Results: We constructed recombinant lentivector plasmids using traditional cloning and Gateway recombination methods. Using the constructed lentivectors, we generated lentiviruses encoding the catalytic subunit for human telomerase (hTERT), the E6 and E7 viral oncogenes and Ras oncogene. Primary keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells were infected successively by transduction with the above-mentioned lentiviruses and then underwent selection. We validated the expression of our transgenes by methods of immunofluorescence, Western blot and real-time quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR). We have successfully established and kept in culture three lines of epithelial oropharyngeal cells (HNOE42, HNOE45, HNOE46) from tissue samples collected during tonsillectomy. Cells transduced with lentivirus expressing CMV/TO, a strong promoter for the RasV12 oncogene, showed morphological changes compatible with premature Ras oncogene induced senescence. Cell line HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 managed to escape Ras oncogene induced senescence by expressing lower amount of mutated RasV12. The HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 cell line presented a malignant phenotype in culture and on matrigel invasion assay. However, soft agar assay for anchorage independent cell growth and xenograft assay in immunodeficient mice were both negative for tumorigenicity. Conclusion: Our results demonstrate that in the presence of E6 and E7, a third tumor suppressor mechanism mediates Ras oncogene induced senescence. Furthermore, we have found that the presence of E6 alone is not sufficient to immortalize primary human keratinocytes (HEKn). We have not managed to create an in vitro carcinogenesis cell culture model for HPV induced oropharyngeal cancer.

Avec de nombreuses qualités exceptionnelles (biocompatible et ostéogénique), la nacre représente un biomatériau naturel comme substitut osseux. Mais les composés ostéogéniques dans la nacre ne sont pas encore connus. Nos travaux visent à l’identification des composés ostéogéniques de la nacre. L’ESM (éthanol soluble matrix) est un extrait de la nacre qui est démontré ostéogénique. A partir d’ESM, nous avons essayé plusieurs approches pour cibler et identifier ces composés. Grâce au couplage des cellules MC3T3-E1 et d’ostéoblastes humains arthrosiques, nous avons démontré que la partie cationique d’ESM est ostéogénique, sans interaction avec la partie anionique. Le calcium joue un rôle dans l’activité ostéogénique d’ESM. Ensuite, nous avons créé une lignée cellulaire exprimant de manière stable un plasmide contenant un gène rapporteur ostéogénique (ATDC5 pMetLuc2 ColX promoteur). Grâce à cette lignée, nous avons découvert que les lipides et les sucres présents dans l’ESM ont un effet ostéogénique. Les peptides précipités par TCA sont aussi démontrés ostéogéniques, et ont conduit à leur identification partielle par LC-MS. Ces résultats nous permettent d’avancer plus loin et plus rapidement vers l’identification des composés ostéogéniques de la nacre et vers les applications de la nacre en orthopédie clinique / With many exceptional qualities (biocompatible and osteogenic), nacre represents a natural biomaterial as a bone substitute. However, the osteogenic compounds in nacre are not yet known. Our work aims at the identification of the osteogenic compounds in nacre. The ESM (soluble ethanol matrix) is an extract of nacre that is shown to be osteogenic. From the ESM, we have tried several approaches to target and identify these compounds. Thanks to the coupling of MC3T3-E1 cells and the human osteoarthritis osteoblasts, we demonstrated that the cationic part of the ESM is osteogenic, without interaction with the anionic part. Calcium plays a role in the osteogenic activity of the ESM. Then, we created a cell line stably expressing a plasmid containing an osteogenic reporter gene (ATDC5 pMetLuc2 ColX promoter). Thanks to this cell line, we found out that the lipids and sugars in the ESM have an osteogenic effect. The peptides precipitated by TCA are also demonstrated to be osteogenic, which have led to their partial identification by LC-MS. These results allow us to move farther and faster towards the identification of osteogenic compounds in nacre and the applications of nacre in clinical orthopaedics

Première cause de baisse d'acuité visuelle dans les pays industrialisés, la dégénérescence maculaire liée l'âge (DMLA) est une pathologie de la rétine touchant principalement les personnes après 55 ans. Elle est caractérisée par une dégénérescence de la zone maculaire de la rétine et par la formation de drusens. Il existe deux formes de la maladie : la forme exsudative et la forme atrophique. Dans notre étude, nous nous sommes focalisés sur la DMLA atrophique, actuellement sans traitement curatif et qui correspond à environ 50% des cas cliniques en Europe. Malgré de nombreuses recherches, les causes de la DMLA restent encore mal comprises même si des facteurs environnementaux (sénescence, accumulation de lipofuscine, stress oxydatif) et génétiques sont probablement combinés. Selon l'hypothèse étiopathogénique, le dysfonctionnement des cellules de l'épithélium pigmenté de la rétine (EPR) est au centre des événements physiopathologiques de la DMLA. A partir de sujets sains et de patients atteints de la DMLA atrophique, nous avons obtenu des cellules de l'EPR dérivées de cellules souches pluripotentes induites et développé un modèle cellulaire humain utile pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques de la DMLA. Ainsi, l'étude morphologique et fonctionnelle de ces deux populations de cellules a souligné un phénotype particulier des cellules de l'EPR provenant de patients atteints pas la DMLA en condition basale et en milieu pro-oxydant. Ce modèle cellulaire pourra nous permettre d'approfondir nos connaissances sur les mécanismes amenant au développement de la DMLA et pourra aussi être utilisé pour le screening des molécules au cours des étapes précliniques. / First cause of irreversible visual dysfunction in industrialized countries, age-related macular degeneration (AMD) is a retinal disease affecting people after 55 years old. AMD is characterized by the macular degeneration of retina and by formation of drusen. There exist two forms of the disease: the exudative and the atrophic forms. In our study, we focused only on the atrophic one, corresponding to approximately 50% of the clinical cases in Europe, that still today without curative therapy. Despite many researches, AMD's etiology remains unclear even if environmental and genetics factors would be involved. According to the etiopatogenic hypothesis, RPE cells dysfunction has a central role in the physiopathological events leading to AMD. From healthy subjects and patients affected by atrophic AMD, we obtained RPE cells derived from induced pluripotent stem cells and developed a useful human cellular model for the understanding of AMD mechanisms. Indeed, the morphological and functional study of the two types of cells populations underlined a particular phenotype for the RPE cells derived from AMD patients. This cellular model will allow us to have a better understanding of mechanisms leading to AMD and will also be used to screen therapeutic molecules before clinical studies.

La fièvre jaune est une pathologie virale humaine causée par un flavivirus, le virus de la fièvre jaune et transmise par des vecteurs arthropodes. Les formes sévères, parfois mortelles, sont caractérisées par une atteinte systémique aigüe qui affecte le foie. Bien que la vaccination existe depuis près de 80 ans, des recensements réguliers d'épidémies sont encore faits. Les vaccins à base d'une souche vivante atténuée YF 17D présentent d'excellents taux de séroconversion et sont notamment caractérisés par une forte diminution de l'hépatotropisme. Néanmoins les mécanismes associés à la pathogénèse hépatique sont encore mal compris et pourraient être une aide aux développements vaccinaux contre d'autres flavivirus ou virus hépatiques. L'étude développée ici s'est inscrite dans la problématique de la représentativité des modèles cellulaires hépatiques utilisés. Afin de répondre aux pertes métaboliques et immunitaires reportées dans plusieurs modèles, nous nous sommes orientés vers des modèles organotypiques associant plusieurs populations cellulaires hépatiques et un microenvironnement caractéristique. Les modulations induites par les souches vaccinales ou sauvages du virus de la fièvre jaune ont été évaluées par une approche transcriptomique globale utilisant la technologie RNASeq et des méthodes d'analyse définies. Nos résultats montrent une plus forte permissivité des modèles cellulaires à la souche atténuée YF 17D par rapport à la souche sauvage YF Asibi. Cette observation est associée pour la souche atténuée à l'établissement précoce d'une réponse antivirale complète impliquant une détection rapide des formes réplicatives du virus, la mise en place des réponses aux IFNs de type I et de type III, la clairance virale et un contrôle des métabolismes cellulaires et hépatiques. De son côté la souche sauvage présente un délai important dans l'établissement de ces réponses amenant à de potentiels mécanismes alternatifs de la clairance virale et de dérégulations métaboliques. Ces données mettent en exergue les interactions étroites qui existent entre les systèmes immunitaires et métaboliques au niveau du foie. Nous suggérons que la forte réponse antivirale induite par la souche atténuée pourrait contribuer à la rupture de la tolérance hépatique et à l'efficacité in vivo de la souche vaccinale. En outre, la cinétique des réponses immunitaires, en combinaison avec la charge virale, peuvent déterminer l'équilibre entre la récupération et l'immunopathologie après l'infection par le virus sauvage / Yellow fever is a human disease caused by a flavivirus, the yellow fever virus, transmitted by arthropod vectors. Severe forms, sometimes fatal, are characterized by acute systemic disease that affects the liver. Despite an effective vaccine being available for nearly 80 years, epizootic circulation occurs and results in periodic outbreaks in endemic regions and among travelers. Vaccines based on a live attenuated strain YF 17D exhibit excellent seroconversion rate and are characterized by a strong decrease in hepatotropism. However the mechanisms involved in liver pathogenesis are poorly understood and could be helpful for future vaccine development against other flaviviruses or hepatitis viruses.There is a need to develop liver cellular model better reflecting the in vivo liver microenvironment. In this work, we used new 3D models combining several liver cell populations to evaluate immune and metabolic responses induced by yellow fever viruses. Modulations induced by both vaccine and wild-type strains were evaluated by a global transcriptomic approach using RNA-Seq technology and well-defined analysis methods. Our results show a greater permissivity of cellular models to YF 17D strain compared to the wild type YF Asibi. In addition, YF 17D infection leads to an early establishment of a complete antiviral response involving rapid detection of replicating forms of the virus, development of a strong type I and type III IFN responses, initiation of viral clearance and modulation of cellular and liver metabolism. Wild-type strain presents a significant delay in the establishment of these responses leading to potential alternative mechanisms for viral clearance and metabolic dysregulation. These data highlight the close interactions between the immune and metabolic systems in the liver.We suggest that the strong antiviral response induced by attenuated strain could contribute to the breakdown of liver tolerance and in vivo efficacy of the vaccine strain. In addition, the kinetics of immune responses, in combination with viral load, can determine the balance between the recovery and immunopathology after infection with wild type virus

La leucémie myéloïde chronique (LMC) a été le premier cancer humain associé à une anomalie chromosomique : le chromosome de Philadelphie. Le gène de fusion BCR-ABL1 résultant code pour une tyrosine kinase ayant une activité dérégulée. Les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITKs), qui inactivent la protéine BCR-ABL1, représentent la thérapie ciblée la plus efficace pour la LMC en phase chronique. Cependant, la LMC en phase avancée ne répond pas bien au traitement par les ITKs. Les mécanismes sous-jacents à la progression de la LMC ne sont pas bien compris. Par conséquent, la découverte de gènes qui coopèrent avec l’oncogène BCR-ABL1, et qui pourraient expliquer la progression de la LMC vers des phases avancées, est nécessaire pour l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques de la LMC. Nous proposons d'établir un modèle cellulaire humain permettant l'identification de gènes capables de coopérer avec l'oncogène BCR-ABL1 pour une transformation tumorale complète. Ce système repose sur l'expression de BCR-ABL1 et l'inactivation d'autres gènes en particulier à l'aide de la technologie CRISPR-Cas9. L'identification des gènes coopérant avec BCR-ABL1 permettra la création de modèles cellulaires pour faciliter la sélection de médicaments capables de traiter la LMC dans les phases finales. Dans un second temps, une étude approfondie du gène TP53 a été menée. Ce gène étant muté dans plus de 50% des cancers, il est important de déterminer les conséquences de son inactivation dans des fibroblastes humains non tumoraux. La technologie CRISPR-Cas9 a été utilisée afin d’inactiver ce gène en particulier. Puis les cellules exprimant la forme sauvage ou la forme inactivée de p53 ont subi un traitement à la nutline-3a. Cette molécule empêche l’interaction du facteur de transcription p53 avec son inhibiteur MDM2. Des analyses transcriptomiques ont alors permis d’identifier d’une part les cibles aspécifiques de la nutline-3a et d’autre part les gènes cibles de p53 dans cette lignée de fibroblaste. / Chronic myeloid leukemia (CML) was the first human cancer to be consistently associated with a chromosomal abnormality: the Philadelphia chromosome. The resulting BCR-ABL1 fusion gene encodes a tyrosine kinase with deregulated activity. Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) inactivating the BCR-ABL protein represent the most successful targeted therapy for CML in chronic phase. However, advanced CML does not respond well to TKIs treatment. The mechanisms underlying the progression of CML are not well understood. Therefore, the discovery of genes that cooperate with the BCR-ABL1 oncogene, which could explain the progression of CML to advanced phases, is required for the identification of novel therapeutic targets of CML. We propose to establish a human cellular model system that allows the identification of genes that are able to cooperate with the oncogene BCR-ABL1 for full tumoral transformation. This system relies on the expression of BCR-ABL1 and the generation of gene knock-out by using the CRISPR-Cas9 technology. Identification of genes cooperating with BCR-ABL1 will permit the creation of cellular model systems for identifying drugs that are able to treat CML in final phases. Secondly, we performed a detailed study of TP53 function. This gene is mutated in more than 50% of all cancer types. It is therefore crucial to understand the impact of its inactivation in human fibroblast cells. The CRISPR/Cas9 system was used to inactivate this gene. Wild-type and TP53 knock-out cells subsequently underwent nutlin-3a treatment. This molecule blocks the interaction between p53 and its regulator: MDM2. Transcriptomic analyses were performed to further study p53 regulated genes, and also to discover other potential nutlin-3a targets.

Des centaines de mutations du gène LMNA codant les lamines A/C, protéines nucléaires de la famille des filaments intermédiaires, causent des pathologies. Pour ma thèse, j’ai étudié la mutation LMNA p.R388P, nouvellement identifiée comme responsable de dystrophie musculaire congénitale (L-CMD) associée à une lipodystrophie. Mes objectifs étaient de caractériser les propriétés des lamines mutées et leur impact dans des cellules et dans un muscle squelettique.Résultats : 1) La culture ex vivo de fibroblastes de peau de la patiente a révélé leur entrée prématurée en sénescence. 2) Dans des modèles de cellules immortalisées, la lamine A mutante surexprimée, qui s’accumule exclusivement dans le nucléoplasme et est anormalement soluble a modifié les propriétés de ses partenaires LAP2α et émerine, augmenté le nombre de gènes liés par les lamines A, diminué la compaction de la chromatine et induit des dysmorphies nucléaires. Le traitement des cellules avec des inhibiteurs d’histones acétyltransférases ou désacétylases n’a pas restauré la forme des noyaux. 3) Dans le muscle tibial antérieur de souris injecté avec des virus adéno-associés codant les lamines A mutantes, le nombre de fibres oxydatives de type IIA est diminué et l’expression de quelques gènes est modifiée.Conclusion : Nous avons montré que les lamines A R388P altèrent la structure du noyau, l’intégrité de l’enveloppe nucléaire et l’organisation/expression du génome, avec des conséquences sur le typage des fibres de muscle squelettique. De par ses effets pléiotropes, la lamine A mutante apparaît particulièrement toxique, en accord avec la sévérité de la pathologie observée chez la patiente. / Hundreds of mutations in the LMNA gene coding lamins A/C, nuclear intermediate filament proteins, cause several diseases. For my thesis, I studied the p.R388P LMNA mutation, newly identified as responsible for congenital muscular dystrophy (L-CMD) associated with lipodystrophy. My goals were to determine the properties of the mutant lamin A and its impact in cells and a skeletal muscle.Results: 1) Ex vivo culture of patient skin fibroblasts revealed their premature entry into senescence. 2) In immortalised cell lines, the overexpression of the mutant lamin A, which accumulates exclusively in the nucleoplasm and is abnormally soluble, modified the properties of two partners, LAP2α and emerin, increased the amount of genes bound by lamin A, decreased the compaction of chromatin and induced nuclear dysmorphies. Treatment of cells with histone acetyltransferase or deacetylase inhibitors did not rescue nuclear shape. 3) In mouse tibialis anterior muscle injected with adeno-associated virus coding for mutant lamin A, the number of oxidative type IIA myofibres was decreased and expression of few genes modified. Conclusion: We showed that R388P lamins A alter the structure of nuclei, nuclear envelope integrity and the organisation/expression of the genome, with consequences on skeletal muscle fibre typing. Because of its pleiotropic effects, the mutant lamin A appears particularly toxic, in agreement with the severity of the patient’s disease.

Les microglies sont les cellules immunitaires du système nerveux central. Elles sont essentielles pour son bon fonctionnement et son homéostasie. Avec l’âge, elles adoptent une morphologie dystrophique accompagnée d’un dérèglement de leurs fonctions homéostatiques. Le dysfonctionnement microglial associé au vieillissement est soupçonné de contribuer à la progression de maladies neurodégénératives. Cependant, la cause de ces changements phénotypiques est peu connue, d’autant plus chez l’humain compte tenu du manque d’accessibilité des microglies humaines âgées vivantes pour le travail moléculaire in vitro. Les travaux présentés dans ce mémoire visent donc le développement d’un modèle cellulaire qui permettrait d’étudier l’impact du vieillissement cellulaire sur la microglie humaine. Dans ce mémoire, nous formulons l’hypothèse que l’induction chimique de la sénescence dans les microglies humaines induira rapidement des caractéristiques associées au vieillissement cellulaire alors que la reprogrammation microgliale directe à partir de cellules de peau d’individus âgés maintiendra la signature associée au vieillissement cellulaire de manière physiologique. Les résultats démontrent que les microglies dans lesquelles la sénescence est chimiquement induite présentent des caractéristiques phénotypiques de vieillissement cellulaire et un dérèglement de leurs fonctions homéostatiques. De plus, les produits cellulaires obtenus par la reprogrammation microgliale directe adoptent plusieurs caractéristiques clés de la microglie, mais certaines conditions de reprogrammation directe doivent encore être déterminées afin d’obtenir un produit cellulaire authentique. Ces techniques fourniront une source renouvelable de microglies humaines âgées pouvant être dérivée de patients, afin d’étudier l’impact du vieillissement sur leurs fonctions physiologiques et sur leur interaction avec les cellules du cerveau dans les maladies neurodégénératives. / Microglia are the resident immune cells of the central nervous system (CNS). They are essential for brain functioning and cerebral homeostasis. With age, they adopt a dystrophic morphology and a disruption of their homeostatic functions occurs. Microglial dysfunction associated with aging is believed to contribute to the progression of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. However, how aging confers to microglia this change in phenotype is still unknown, especially in human given the lack of accessibility of live human aged microglia for in vitro molecular work. As such, the work presented in this Master’s thesis aims the development of a cellular model in which the effect of aging on microglial function can be studied in human microglia. In this paper, we formulate the hypothesis that chemical induction of senescence in human microglia rapidly induces phenotypic characteristics of cellular aging, whereas direct microglial reprogramming from fibroblasts of elderly individuals will maintain the aging signature following cellular conversion. The results obtained show that microglia in which senescence is chemically induced show phenotypic characteristics of cellular aging as well as disruption of their homeostatic functions. On the other hand, cellular product obtained from microglial reprogramming adopt several key features of human microglia, but some direct microglial reprogramming conditions still need to be determined in order to obtain a cell product closely resembling human microglia. These two methods will provide a renewable source of patient-derived aged microglia to study the impact of aging on their physiological functions and on their interaction with other CNS cells in neurodegenerative diseases.

L’[alpha]-casozépine, décapeptide issu de l’hydrolysat trypsique de la caséine [alpha]s1, possède in vitro une affinité pour le site benzodiazépine des récepteurs GABAA centraux (Lecouvey et al., 1997 ; Miclo et al., 2001). Des résultats attestent du potentiel anxiolytique de ce décapeptide seul ou au sein de son hydrolysat, in vivo, en administration intrapéritonéale et per os chez le rat Wistar (Guesdon et al., 2006 ; Miclo et al., 2001 ; Violle et al., 2007) et chez l’Homme en administration orale (Kim et al., 2007 ; Messaoudi et al., 2005). Pour déterminer la sensibilité de l’[alpha]-casozépine à différentes attaques protéolytiques, des cinétiques d’hydrolyses gastriques, pancréatiques et intestinales, ont été réalisées in vitro avec les enzymes et systèmes enzymatiques suivants ; pepsine, trypsine, [alpha]-chymotrypsine, CorolasePP®, vésicules membranaires de bordure en brosse d’entérocytes de rats et épithélium entérocytaire reconstitué par les cellules de la lignée Caco-2. Pour chacune des conditions d’hydrolyses étudiées, l’ensemble des fragments peptidiques libérés ont été séparés par chromatographie liquide haute performance en phase inversée et caractérisés par spectrométrie de masse. Ces analyses mettent en évidence la résistance partielle de l’[alpha]-casozépine à certaines enzymes et systèmes enzymatiques. L’hydrolyse pepsique de l’[alpha]-casozépine libère notamment deux fragments : 91YLGYLEQ97 et 91YLGYL95, nommés F97 et F95 qui s’avèrent être plus résistants que [alpha]-casozépine à certaines enzymes employées. Ainsi pour permettre une meilleure compréhension de la relation entre la structure de l’[alpha]-casozépine et la fonction benzodiazépine mimétique obtenu in vivo, ces peptides tronqués dans leur partie carboxy-terminale ont été testés in vivo chez le rat Wistar en injection intrapéritonéale. Ils s’avèrent être également détenteurs d’activité anxiolytique. Cependant aucun transfert de l’[alpha]-casozépine et des fragments F97 et F95 n’a pu être observé au travers de l’épithélium entérocytaire reconstitué par le modèle cellulaire de la lignée Caco-2 et ce malgré les différentes conditions de cultures et d’analyses testées / [alpha]-Casozepine, a tryptic decapeptide from bovine [alpha]s1-casein, have in vitro an affinity for the benzodiazepine site of the central receptor GABAA (Lecouvey et al., 1997; Miclo et al., 2001). Some results display the anxiolytic potential of this peptide alone or within its hydrolysat, in vivo, in intra peritoneal administration and per os in Wistar rats (Guesdon et al., 2006; Miclo et al., 2001; Violle et al., 2007) and in human in oral administration (Kim et al., 2007; Messaoudi et al., 2005). To determine the sensitivity of [alpha]-casozepine in various proteolytic attacks, kinetics of gastric, pancreatic and intestinal hydrolyses, were realized in vitro with enzymes and following enzymatic systems; pepsin, trypsin, [alpha]-chymotrypsin, CorolasePPTm, brush border membranar vesicles rats enterocytes and enterocytes epithelium reconstituted by the Caco-2 cell line. For each of the conditions of studied hydrolysis, all the peptides fragments released were separated by liquid chromatography high-performance in inverted phase and characterized by mass spectrometry. These analyses underline the partial resistance of [alpha]-casozepine in some enzymes and enzymatic systems. [alpha]-Casozepine pepsic hydrolysis release in particular two peptide fragments: 91YLGYLEQ97 and 91YLGYL95, named F97 and F95 who turn out to be more resistant than [alpha]-casozepine in some used enzymes. So to allow a better understanding of the relation between structure of [alpha]-casozepine and the benzodiazepine mimetic function obtained in vivo, these peptides truncated in their carboxy-terminal party were tested in vivo with Wistar rat in intra peritoneal injection. They turn out to be also holders of anxiolytic activity. However no transfer of [alpha]-casozepine and fragments F97 and F95 was observed through the enterocyte epithelium reconstituted by the cellular model Caco-2 and this in spite of the various conditions of cultures and tested analyses

Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) est une complication fréquente de la grossesse qui se traduit à la naissance par un poids et/ou une taille inférieurs au dixième percentile par rapport à l’âge gestationnel. Il représente un problème majeur de santé publique avec une augmentation de la morbi-mortalité néonatale et un risque accru de développer des maladies cardiovasculaires et un diabète à l’âge adulte. Le RCIU humain est une pathologie complexe et multifactorielle avec une physiopathologie incomplètement élucidée dans près de 30 à 40% des cas. L’objectif de ce travail a été de progresser sur la physiopathologie du RCIU humain et de proposer des gènes candidats impliqués. J’ai analysé les perturbations d’expression génique dans des placentas issus de grossesses avec et sans RCIU, participé à la caractérisation d’un modèle animal de rate gestante soumise à un régime hypoprotidique, mis au point et validé un modèle cellulaire de cellules JEG-3 transformées par surexpression du gène PDX1 et/ou déplétées en acides aminés constituant un modèle important des effets du RCIU. J’ai étudié le rôle et l’implication de plusieurs gènes candidats : IMP3, les Cullines et PDX1. J’ai enfin participé à l’identification de nouveaux gènes soumis à empreinte dans le placenta. Ce travail de thèse a confirmé le rôle essentiel de l’apoptose et des régulations épigénétiques, plus particulièrement les modifications de profil de méthylation de l’ADN, dans le RCIU. L’analyse transcriptomique des placentas humains de grossesse avec RCIU a confirmé le rôle essentiel de 3 gènes : la leptine, IGFBP1 et RBP4. Enfin l’utilisation de notre modèle cellulaire a permis de confirmer l’implication de PDX1 dans le RCIU, PDX1 contrebalance les effets transcriptomiques de la déplétion en acides aminés sur les cellules JEG en culture. En extrapolant ces résultats à la pathologie humaine, on peut émettre l’hypothèse que l’induction placentaire de PDX1 en situation de RCIU permettrait de contrebalancer ou de limiter les effets délétères du RCIU pour la survie du fœtus. La leptine, IGFBP, RBP4 et PDX1 sont de bons candidats à la fois pour l’origine du RCIU et également pour la prédiction de l’évolution possible vers un syndrome métabolique chez les adultes anciens RCIU. Des études complémentaires sur le rôle et l’implication de ces 4 gènes dans la physiopathologie du RCIU ainsi que dans la programmation fœtale des pathologies cardiovasculaires, de l’obésité et de l’intolérance glucidique à l’âge adulte restent nécessaires. / Intra-uterine growth restriction (IUGR) is a frequent complication of pregnancy that leads to a baby with a birth weight and/or size below the 10th percentile for a given gestational age. IUGR represents a major public health problem associated with neonatal increased morbidity and mortality and an increased risk to develop cardiovascular pathologies and diabetes in adulthood. Human IUGR is a complex and multi-factorial pathology with an incompletely characterised physiopathology in up to 30 to 40% of cases. The goal of this work was to improve the knowledge on the physiopathology of IUGR and to propose implicated candidate genes.I analysed modulations of gene expression in placentas from pregnancies with and without IUGR, participated to the characterisation of an IUGR animal model of female rat fed with a hypoprotidic diet during gestation, set up and validated a cellular model of JEG-3 cells transformed by over-expression of the PDX1 gene and/or depletion of amino acids to provide a handy model of IUGR effects. I studied the role and implication of candidate genes: IMP3, the Cullin family and PDX1. Finally I participated to the identification of new imprinted genes in the human placenta. This thesis work confirmed the essential role of apoptosis and epigenetic regulations, in particular modifications of DNA methylation profiles, in IUGR. Transcriptomic analysis of human placentas from IUGR and control pregnancies confirmed the crucial role of 3 genes: leptin, IGFBP1 and RBP4. Finally, the use of our cellular model strengthened the role of PDX1 in IUGR, where it counterbalances the transcriptomic effects of amino acid depletion in cultured JEG-3 cells. By extrapolating these results to the human pathology, we can suggest the hypothesis that the placental induction of PDX1 in IUGR could counterbalance or limit the deleterious effects of IUGR on the foetus’ survival. Leptin, IGFBP1, RBP4 and PDX1 are good candidates to explain the origin of IUGR as well as to predict the potential evolution towards a metabolic syndrome in adults that suffered from IUGR. Complementary studies on the role and function of these 4 genes in IUGR physiopathology and also in foetal programming of cardiovascular pathologies, obesity and glucidic intolerance in adulthood remain necessary.