Les modifications post-traductionnelles des microtubules sont accumulées sur la queue carboxy-terminale des tubulines α et β, situées à l'extérieur des microtubules. Ces modifications peuvent réguler sélectivement les interactions avec les moteurs moléculaires et les protéines associées aux microtubules (MAPs). Ces interactions sont essentiels pour les fonctions cellulaires et demandent une régulation stricte. La glycylation est une modification que génère des chaînes latérales glycine sur les protéines. Jusqu'à présent, la glycylation a été à peine étudiée, et la plupart des travaux se sont concentrés sur son rôle potentiel dans les cils et les flagelles. Peu est connu sur le rôle de la glycylation des microtubules dans les cils primaires. Les cils primaires sont des organelles sensorielles, impliquées dans la transduction des signaux et dans la progression du cycle cellulaire. Récemment, une étude approfondie de 13 023 gènes dans le cancer colorectal a révélé que les tumeurs individuelles accumulent une moyenne d'environ 90 gènes mutés. Un de ces gènes potentiels de cancer est la glycylase TTLL3. Notre équipe a testé les deux mutations décrites pour TTLL3 et a pu constaté que chacun d'entre eux conduit à une perte complète de l'activité de cette glycylase in vivo et in vitro. Mon travail vise donc à élucider le rôle de glycylation de protéines dans la signalisation cellulaire et ses conséquences pour la formation du cancer du côlon. J'ai analysé des échantillons provenant de patients par RT-PCR quantitative et j'ai trouvé une diminution des niveaux d'expression de TTLL3 dans les cancers. Les souris TTLL3-knockout ont été soumises à un modèle murin de carcinome du côlon, induit chimiquement à la base de l'azoxyméthane (AOM) et du sulfate de dextran de sodium (DSS). Mes données montrent une formation tumorale élevée dans le groupe TTLL3-KO, ce qui suggère que la perte de la glycylation est liée au développement du cancer du côlon. La glycylation se trouve dans les cils primaires, et les défauts ciliaires ont été décrits dans différents types de tumeurs solides. La présence de cils primaires et l'importance de la glycylation dans le côlon n'étaient pas encore connues au début de mes travaux. Collectivement, mes résultats indiquent que la glycylation est nécessaire, mais pas indispensable pour les cils primaires. Remarquablement, j'ai pu démontrer la présence de cils primaires sur les cellules épithéliales du côlon pour la première fois, et j'ai mis en évidence un défet de ces cils dans les souris TTLL3-KO in vitro et in vivo. Par ailleurs, j'ai démontré que le dysfonctionnement des cils coliques dans les souris KO TTLL3 est associé à une augmentation de l'activité proliférative des cellules épithéliales. Par conséquent, la glycylation pourrait être importante pour la genèse et le fonctionnement des cils primaires. Dans le côlon, l'absence de la glycylase TTLL3 peut entraîner un manque de la glycylation qui favorise la formation de tumeurs. / Tubulin posttranslational modifications are involved in the regulation of many microtubule functions. Glycylation has been related to the stability and maintenance of motile cilia in different organisms including mammals. We had previously shown that some colon-cancer related mutations in the glycylating enzyme TTLL3 lead to a complete loss of enzymatic activity, which brought up a surprising link between this rather cilia-specific tubulin modification and cancer. To evaluate potential role of glycylation in colon carcinoma formation we first confirmed the link between TTLL3 and colon cancer in a greater cohort of patients. We next studied TTLL3-knockout mice, which strikingly did not show any obvious phenotypic alterations or spontaneous cancer development. However, when submitted to a murine model of chemically induced colon carcinoma, TTLL3-knockout mice show a higher level of tumor formation, pointing towards an acceleration of colon cancer development. Because glycylation of microtubules has been specifically detected on ciliary tubulin, we next analysed the presence of primary cilia in colon epithelium. While in most organs and tissues a second glycylating enzyme, TTLL8, is expressed, TTLL3 is the unique enzyme in colon. We found a significantly reduced number of primary cilia in TTLL3-KO colon epithelium, suggesting that similar to motile cilia, primary cilia are maintained by glycylation of the axonemal tubulin. Moreover, we measured a strongly increased mitotic index in colon epithelial cells isolated from TTLL3-KO mice, indicating that his loss of cilia is accompanied by decreased level of cell cycle control. Thus we have demonstrated for the first time a tight link between the posttranslational glycylation of the microtubule cytoskeleton, the control of cell cycle and the acceleration of cancer development.

Les forces mécaniques dirigeant la valvulogénèse sont mal connues. Chez le poisson zèbre, le flux induit l’expression du facteur de transcription klf2a de façon endothéliale spécifique afin d’initier ce processus. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires activés par le flux et aboutissant à la formation des valves cardiaques. En altérant et modifiant le pattern fluidique, nous avons observé le rôle des forces engendrées par le flux pour le contrôle de l’expression de klf2a ainsi que du nombre de cellules endocardiques. Nous avons ensuite regardé les divers mécanosenseurs pouvant intervenir lors de ce processus. Ainsi nous avons mis à jour la présence de cils dans l’endocarde et fait la relation entre les canaux membranaires TRPP2 et TRPV4, la présence de calcium intracellulaire dans les cellules endocardiques et la voie moléculaire PKC-PKD2-HDAC5, composants nécessaires à l’expression du gène klf2a en réponse au flux. Ces données nous permettent de suggérer le rôle de TRPP2, TRPV4 et la voie moléculaire récemment découverte, PKC-PKD2-HDAC5 dans la formation valvulaire dépendante de klf2a. / Mechanical forces that dictate valve formation are not well understood. In zebrafish, blood flow induces expression of the transcription factor klf2a in a specific subset of endocardial cells that will go on to form functional valves. We aimed to identify the molecular mechanisms activating this flow-induced valve formation. By altering and modifying blood flow patterns, we observed that flow-mediated forces are necessary to control early klf2a expression and endocardial cell numbers. We then looked at different mechanosensors operating at early stages of valve development. Using in vivo labelling, we identified primary cilia in the endocardium and showed that the membrane channels TRPP2 and TRPV4 increase intracellular calcium which activates a PKC-PKD2-HDAC5 pathway necessary for klf2a expression in response to flow. Together these data suggest a role for TRPV4, TRPP2 and the recently described PKC-PKD2-HDAC5 signalling pathway in klf2a-mediated valvulogenesis.

La voie de signalisation Sonic Hedgehog (Shh) joue un rôle fondamental au cours de l’embryogenèse pour la mise en place de nombreux tissus. Elle persiste à l’âge adulte et régulerait notamment le contrôle de fonctions cérébrales. Son activation requiert la liaison d’un peptide Shh sur le récepteur Patched (Ptc) qui réprime l’activité constitutive de Smoothened (Smo), un récepteur apparenté à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Récemment, des essais cliniques pour le traitement de médulloblastomes et de diverses tumeurs solides chez l’Homme ont été menés avec des antagonistes de Smo. Cependant, ces molécules ont révélé des limitations à leur utilisation puisque des résistances au traitement sont apparues. Le travail de cette thèse a conduit au développement d’un modèle pharmacophorique des antagonistes de Smo qui a ensuite permis le criblage virtuel d’une banque de molécules et l’identification de nouvelles familles d’antagonistes de Smo. L’acylthiourée MRT-10 et l’acylurée MRT-14 ont été les deux premiers composés caractérisés. Des études de relations structure-activité ont permis l’identification d’une nouvelle famille d’inhibiteurs du récepteur Smo de haute affinité à laquelle l’acylguanidine MRT-83 appartient. Ce composé s’adapte parfaitement au modèle pharmacophorique des antagonistes de Smo. Les modifications structurales que MRT-83 présentes en comparaison avec les deux têtes de séries précédemment caractérisées sont à l’origine du gain d’activité de MRT-83 sur de nombreux tests cellulaires mettant en jeu l’activation de la voie Shh. Le composé MRT-83 inhibe la liaison de la BODIPY-cyclopamine sur le récepteur Smo humain et bloque la prolifération des précurseurs des cellules granulaires de rat avec une affinité de l’ordre du nanomolaire, comparable à celle des antagonistes de référence de Smo tels que le GDC-0449 et le LDE-225. Malgré l’homologie de séquence entre Smo et la famille des récepteurs Frizzled impliqués dans la signalisation Wnt, le composé MRT-83 ne présente aucun effet sur la voie Wnt. MRT-83 bloque la translocation de Smo dans le cil primaire induite par l’activation de la voie Shh dans les cellules NT2, une lignée issue d’un tératocarcinome humain, contrairement à l’antagoniste de Smo de référence, la cyclopamine qui induit l’adressage du récepteur dans le cil primaire. L’injection stéréotaxique dans le ventricule latéral de cerveau de souris adulte de MRT-83, contrairement à celle d’un composé de structure analogue, dépourvu d’activité sur Smo, inhibe l’expression des transcrits de Ptc induite par l’injection de Shh dans la zone sous-ventriculaire, l’une des deux principales aires de neurogenèse adulte. Ces résultats démontrent que les dérivés MRT bloquent également la signalisation Shh in vivo. Ainsi, les composés MRT-10, MRT-14, MRT-83 et les molécules de structure analogues caractérisées sont de puissants antagonistes de Smo. Ces molécules constituent de nouveaux outils pharmacologiques qui pourraient permettre d’améliorer notre compréhension des mécanismes moléculaires et biochimiques régulant la signalisation Hh et permettre le développement de nouvelles molécules en clinique pour le traitement des tumeurs Hh-dépendantes. / The Sonic Hedgehog (Shh) signaling pathway is implicated in multiple physiological responses including the control of brain functions. In mammals, the Shh pathway is expressed at the primary cilium and its activation requires the binding of a Shh peptide to the Patched (Ptc) receptor which represses the constitutive activity of Smoothened (Smo), a proposed member of the G-protein-coupled receptor (GPCR) family. Recently, clinical trials for treating medulloblastoma and various solid tumors in human have been conducted with Smo antagonists such as GDC-0449 or LDE-225. Such molecules may have some limitations leading to treatment resistance. In the present work, the development of a pharmacophoric model of Smo antagonists allowed a virtual screening strategy to identify novel Smo inhibitors. The acylthiourea MRT-10 and the acylurea MRT-14 were the two first leads identified. Structure-activity relationship experiments led to the discovery of new series of Smo inhibitors with high potency and to which the acylguanidine MRT-83 belongs. This inhibitor perfectly fits with the proposed pharmacophoric model for Smo antagonists. The discrete structural differences between MRT-83 and the original leads may account for the increased potency of MRT-83 observed in various in vitro Shh-based assays. MRT-83 inhibits BODIPY-cyclopamine binding to human Smo and Shh-mediated proliferation of rat granule cell proliferation with nanomolar potency similar to GDC-0449 or LDE-225. Despite significant homology of Smo with the Frizzled family of receptors which are involved in the Wnt signaling pathway, MRT-83 displays no significant effect on this pathway. MRT-83 blocks Smo translocation induced by Shh pathway activation to the primary cilia of NT2 cells that derive from a pluripotent testicular carcinoma whereas cyclopamine, a reference Smo antagonist, induces Smo accumulation of Smo signals at the primary cilium. Therefore, it might be anticipated that MRT-83, like GDC-0449 and LDE-225, interacts with Smo in a manner different from that of cyclopamine, suggesting that while their binding sites are overlapping, they are not identical. Stereotaxic injection of MRT-83 into the lateral ventricle of adult mice but not of a structurally-related compound inactive at Smo, abolished upregulation of Ptc transcription induced by Shh in the neighboring subventricular zone, one of the two main neurogenic areas of the adult brain. These data demonstrate that MRT derivatives efficiently antagonize Shh signaling in vivo. Thus, MRT-10, MRT-14, MRT-83 and structurally-related molecules are potent Smo antagonists. These compounds should be useful for clarifying the molecular and biochemical mechanisms underlying the resistance of Smo inhibitors in brain cancer cells and may help develop new therapies against Shh pathway-related brain diseases.

Les cils et les flagelles sont des organites conservés chez les eucaryotes où ils jouent des rôles essentiels et variés comme la motilité et la signalisation cellulaire. La zone de transition (ZT) est une structure complexe, localisée à la base des cils, indispensable à leur assemblage et pour la sélection des constituants ciliaires. Chez l'Homme, de nombreuses pathologies appelées ciliopathies sont associées à des défauts d'assemblage ou de fonctionnement des cils. Les plus sévères sont liées à des défauts de protéines de la ZT. Cette dernière est composée principalement de trois complexes protéiques nommés MKS, NPHP et CEP290 interagissant étroitement entre eux. D'autres protéines, dont CBY conservée des mammifères à la drosophile, s'ajoutent à ces modules mais leur interconnections ne sont pas connues Deux modes d'assemblage ciliaire ont été décrits : la ciliogenèse compartimentée et cytosolique. La fonction de la ZT au cours de la ciliogenèse compartimentée a fait l'objet de nombreuses études mais son rôle dans la ciliogenèse cytosolique reste peu connu. Au cours de ma thèse j'ai analysé la fonction de nouvelles protéines de la ZT en utilisant le modèle de la drosophile qui présente les 2 types de ciliogenèse. J'ai d'une part réalisé un crible protéomique en cellules murine IMCD3 et caractérisé le module protéique CBY, composé de CBY, FAM92A et DZIP1L. Ce module est conservé chez la drosophile à la ZT. Il est nécessaire à la ciliogenèse notamment pour l'assemblage de la ZT et pour l'ancrage du corps basal à la membrane plasmique. L'absence de ces protéines entraine des défauts ciliaires importants dans l'assemblage des flagelles de spermatozoïde et des cils des neurones sensoriels chez les drosophiles.En conclusion, ce travail apporte de nouvelles connaissances sur l'assemblage de la ZT et sur le rôle de CBY dans les mécanismes qui contrôlent la ciliogenèse / Cilia and flagella are highly conserved organelles among eukaryotes species. They are composed of a microtubular cytoskeleton and play essential functions during development and in numerous physiological processes. As a result, in humans, cilia dysfunction leads to a wide range of pathologies, called ciliopathies.At the ciliary base, the transition zone (TZ), a complex structure, is required for proper cilia assembly and regulates the traffic of ciliary components in and out cilia. Defects in TZ proteins lead to severe ciliopathies. The TZ is composed of 3 protein complexes, MKS, NPHP et CEP290 that closely interact. Additional proteins, like CBY, conserved between mammals and Drosophila, have been described at the TZ but their precise role and relationships with the other TZ complexes are unknown. Two modes of cilia assembly have been described: compartmentalized and cytosolic ciliogenesis. Whereas the function of the TZ in compartmentalized ciliogenesis is well documented, its role in cytosolic ciliogenesis remains poorly characterized. During my PhD, I characterized new TZ proteins conserved in mammals and Drosophila and analyzed their function during cilia assembly in Drosophila. First, I performed a proteomic screen in murine IMCD3 cells and characterized the CBY module composed of CBY, FAM92A1 and DZIP1L. This complex is conserved in Drosophila and locates at the TZ. Moreover, I showed that this module is necessary for TZ assembly and centriolar docking to the plasma membrane and hence required for cilia and flagella assembly. In absence of these proteins, Drosophila show severe ciliogenesis defects both in sperm cells and in sensory neurons.In conclusion, this work brings new insights into the understanding of TZ assembly and of the mechanisms, that control ciliogenesis

Le cil primaire, véritable organite sensoriel cellulaire est présent à la surface de la plupart des cellules de mammifères en quiescence. Truffé de récepteurs à sa membrane, le cil capte les signaux mécaniques et chimiques, jouant ainsi un rôle clé dans de nombreux processus développementaux et physiologiques. Un défaut de structure et/ou de fonction du cil est à l'origine de cancérogénèse et de pathologies humaines appelées ciliopathies.Le cil primaire est ancré à la membrane plasmique grâce au corps basal, structure dérivée du centriole père et connectée aux trois réseaux du cytosquelette. La formation du cil primaire nécessite une succession d'étapes cytoplasmiques hautement régulées. Elle débute par la maturation du centriole père en corps basal. Cette étape nécessite le recrutement de protéines spécifiques au centriole père permettant l'association avec une vésicule ciliaire à l'extrémité distale du centriole père. Ce complexe migre et vient s'ancrer à la membrane apicale déclenchant la nucléation de microtubules pour la formation de la partie externe du cil, ou axonème. En parallèle, la ciliogénèse nécessite un remodelage important du cytosquelette d'actine ainsi qu'un trafic de vésicules orienté vers la base du cil. Si la plupart des étapes sont bien caractérisées, celle concernant la migration du corps basal ainsi que la contribution du cytosquelette reste mal comprise.Afin de mieux appréhender les mécanismes impliqués dans la migration du corps basal lors de la ciliogénèse, nous avons développé un système expérimental basé sur l'utilisation de micro-patrons adhésifs recouverts de fibronectine. Cette technologie comporte de nombreux avantages. Elle permet le contrôle de l'étalement de la cellule inhérent à la surface imposée par la matrice extracellulaire régulant ainsi l'organisation du cytosquelette ainsi que le positionnement des organelles subcellulaires. Par ailleurs, le volume cellulaire induit par le confinement spatial facilite l'observation de la position du centrosome en z au cours du temps, indispensable pour l'étude de chaque étape de la ciliogénèse cytoplasmique.Dans un premier temps, nous avons démontré que la forme et l'architecture du cytosquelette d'actine qui en dépend sont des régulateurs majeurs du processus ciliogénique. Les cellules confinées spatialement et sevrées 24h sur des petits disques développent un réseau branché au niveau de leur surface apicale nécessaire à la croissance du cil primaire. A l'inverse, les cellules étalées sur des grands disques sont beaucoup plus contractées. Elles développent d'importantes fibres de stress sur leur surface ventrale. Le centrosome reste sous le noyau et le niveau de contraction empêche l'assemblage du cil. Le niveau de contractilité module donc la formation du réseau d'actine apicale qui contrôle en retour le mouvement du corps basal et l'élongation du cil.Dans un deuxième temps, nous avons étudié la dynamique du cytosquelette d'actine et de microtubules durant l'étape de migration du corps basal c'est à dire juste après la privation de sérum. Nos résultats indiquent que la migration nécessite une augmentation transitoire de la stabilité des microtubules concomitante avec une augmentation de la contractilité des filaments d'actine. Un crible basé sur l'ARN interférence nous a permis d'identifier des gènes impliqués dans le processus de migration dont CEP164, contribuant à l'ancrage du centriole père à la vésicule ciliaire. Les cellules déficientes en CEP164 montrent un défaut de réorganisation du cytosquelette expliquant l'inhibition du transport du corps basal vers la membrane apicale.L'ensemble des résultats nous permet d'avancer dans la compréhension des conditions requises pour le mouvement du corps basal vers la membrane apicale. Celui-ci nécessite à la fois un remodelage significatif du cytosquelette en constant dialogue et en interaction avec certains composants ciliaires nécessaires à la formation du cil primaire. / The primary cilium is a sensory organelle present on the surface of most quiescent cells. It possesses numerous receptors on its surface and is responsible for transducing biochemical and mechanical signals to the interior of the cell and playsimportant roles during development and in homeostasis. Defects in primary cilium assembly are the underlying cause of a group of pleiotropic diseases referred to as ciliopathies.The primary cilium is anchored to the plasma membrane through the basal body which is derived from the mother centriole and is connected to three networks of the cytoskeleton. Primary cilium formation is a highly regulated and multi-step process that begins with the maturation of the centriole mother into basal body in the cytoplasm of the cell. One of the first steps of primary cilium assembly is the recruitment of specific proteins to the mother centriole to initiate the formation of a ciliary vesicle at the distal end of the mother centriole. Once formed, the mother centriole migrates to and is anchored to the apical membrane, triggering the elongation of microtubules from the distal end of the mother centriole to form the outer part of primary cilium, or axoneme. In order for this to occur, significant remodeling of the actin cytoskeleton and directe-trafficking of vesicles to the base of the cilium is required. While much progress has been made in characterizing the initial steps of primary ciliogenesis, how the basal body migrates to the plasma membrane is not fully understood.To gain a better understanding of the mechanisms involved in the migration of basal body during ciliogenesis, we developed an experimental system based on the use of adhesive micro-patterns coated with fibronectin. This technology has many advantages. It enables the control of the cell spreading which is imposed by the size of the adhesive area and, in turn, the regulation of cytoskeletal organization and the positioning of subcellular organelles. Furthermore, this technique enables the cell volume induced by the spatial confinement, to be controlled, facilitating the observation and measurement of the centrosome's position in z throughout the primary ciliogenesis process.First, we demonstrated that the shape and architecture of the actin cytoskeleton are major regulators of primary ciliogenesis. Cells spatially confined and starved for 24h on small discoidal micropattern develop an apical web like actin network necessary for the primary cilium growth. In contrast, cells plated on large discs are much more contracted and they develop significant stress fibers on their ventral surface. In this situation, the centrosome remains below the nucleus and the level of contraction prevents the assembly of a primary cilium. The level of contractility therefore modulates the formation of apical actin network that in turn controls the movement of the basal body and the cilium elongation.Secondly, we studied actin cytoskeleton and microtubule reorganization during the basal body migration step that occured just after serum starvation. Our results indicate that migration requires a transient increase in the stability of microtubules, concomitant with an increase in contractility of actin filaments. By RNA interference screening, we have identified genes involved in the migration process including CEP164, which has previously been shown to participate in the anchoring of the ciliary vesicle to the mother centriole. CEP164-deficient cells were found to have defects in cytoskeletal reorganization thereby explaining why basal body transport to the plasma membrane was blocked in these cells.Altogether, these results enable our understanding of how basal body movement to the apical membrane is driven. This requires both significant remodeling and crosstalk between the actin and microtubule cytoskeleton and interaction with ciliary components necessary for the formation of a primary cilium.

Mon travail de thèse a porté sur l’étude chez la paramécie d’une protéine à localisation à la fois ciliaire et nucléaire. Les cils sont des organites conservés chez la plupart des eucaryotes qui pointent à la surface cellulaire vers le milieu extérieur. Leur squelette microtubulaire est nucléé par la structure centriolaire sous-jacente, le corps basal, qui transmet sa structure à symétrie 9. Une parenté évolutive lointaine existe entre le compartiment cil, isolé du cytoplasme par un filtre moléculaire appelé zone de transition, et les noyaux dont les contacts avec le cytoplasme sont réduits aux pores nucléaires. Cette homologie fonctionnelle est soutenue par l’existence de mécanismes et de partenaires apparentés dans la communication avec le cytoplasme. Les dysfonctionnements des cils conduisent à des maladies graves appelées ciliopathies. La croissance des cils est réalisée au moyen de complexes protéiques appelés IFT (intraflagellar transport) qui incluent au moins 17 protéines regroupés en deux sous complexes, IFTB, lié au moteur kinésine pour le mouvement antérograde vers la pointe du cil et IFTA lié au moteur dynéine pour le mouvement rétrograde vers la base du cil. L’objet principal de ma thèse, dans le cadre de l’étude de l’IFT chez la paramécie, a porté sur la protéine IFT57, aussi connue sous le nom de HIPPI chez l’homme, où elle assure, en plus de sa fonction ciliaire, une fonction d’activateur transcriptionnel associé à l’apoptose dans la maladie de Huntington. Chez la paramécie, il y a quatre gènes codant IFT57 provenant de duplications globales de génome, IFT57A et B d’une part et IFT57C et D d’autre part, suffisamment proches deux à deux pour que l’inactivation d’un gène puis éteindre également l’autre. Dans un premier temps, j’ai étudié la fonction ciliaire d’IFT57 et j’ai montré qu’il était nécessaire à la croissance ciliaire, mais apparemment pas à sa maintenance, contrairement à d’autres protéines de l’IFT telles qu’IFT46. L’action croisée d’inactivation d’une IFT sur la localisation d’une autre IFT fusionnée à la GFP on permis de suggérer des interactions entre IFT 46 et IFT57 dans le cytoplasme, en amont de leur site habituel d’interaction que représente le corps basal. Je me suis ensuite intéressé à la localisation nucléaire d’IFT57. La protéine IFT57A-GFP entre dans le macronoyau, en plus de sa localisation ciliaire, alors que IFT57C-GFP en est exclue. J’ai essayé de déterminer la différence de séquence qui permet de distinguer ces deux molécules proches pour en envoyer une dans le noyau et pas l’autre. L’aspect le plus marquant de la localisation nucléaire d’IFT57A est le changement de localisation au cours des événements sexuels, où le marquage quitte l’ancien macronoyau pour rejoindre les nouveaux macronoyaux en formation. Cette relocalisation évoque celle observée avec des protéines impliquées dans le métabolisme de petits ARN importants pendant les événements sexuels. Une idée est que IFT57A, protéine associée au transport, puisse gouverner ces mouvements internucléaires et j’ai entrepris d’analyser l’effet de l’inactivation de cette protéine sur les événements sexuels. La difficulté qui est apparue est que l’extinction d’IFT57A est rapidement létale. J’ai réalisé plusieurs approches méthodologiques pour contourner ce problème, dont la mise au point d’une nouvelle méthode d’inactivation par ARN en épingle à cheveux, mais sans pouvoir répondre à la question. En utilisant des constructions chimères entre les deux protéines, puis en comparant les séquences au sein du genre Paramecium, j’ai déterminé une région de 90 acides aminés, L129-N219, avec deux positions critiques pour distinguer fonctionnellement ces deux protéines. / My thesis work consisted in the study of cilia and flagella, organelles highly conserved in many eukaryotes, which protrude at the cell surface as a microtubular backbone, the axoneme, bounded by an extension of the plasma membrane. A major interest in the study of cilia is that they are involved in the regulation of many cell events, such as re-entry in the cell cycle, and that their dysfunction in vertebrates provokes multi-symptomatic diseases called ciliopathies. Ciliary growth is under control of IFT (intraflagellar transport) mechanism, first discovered in Chlamydomonas. The IFT complex includes at least 17 members and is is composed of two subcomplexes, IFTB linked to kinesin for anterograde transport in ciliary building, and IFTA linked to dynein for retrograde transport in recycling. In my thesis on IFT in Paramecium, I focused on IFT57/Hippi, a member of IFTB, which seems to display two different functions in human cells: biogenesis of cilia as member of the IFTB particle and gene regulation in Huntington’s diseases, as part of a complex with Hip1 that binds caspase promoters involved in apoptosis. Some recent work also showed that in the cytoplasm of non-ciliate cells, IFT57, associated with IFT20 and IFT88, regulates T-cell antigen receptor (TCR) recycling in immune synapse. In Paramecium, four genes issued from two successive genome duplications encode IFT57 (IFT57A – D). The isoforms A and B on the one hand and C and D on the other hand are sufficiently close in DNA sequence to get homology dependent RNAi silencing with only one gene of each pair. I first confirmed that IFT57 Paramecium genes have a conserved IFT function in cilia formation, but apparently not in maintenance, in contrast to other IFT proteins such as IFT46. The combination of RNAi and GFP fusion localization allowed us to suggest interactions between IFT46 and IFT57 in the cytoplasm, upstream from the usual site of interaction in the basal body. I also found that IFT57A-GFP, but not IFT57C-GFP, can enter the macronucleus and that the labelling shifts from the old to the new macronucleus during sexual events (autogamy and conjugation). This result must be analysed in light of the mechanism that governs genome rearrangements during nuclear reorganization, which are dependent on transport of RNA as well as of piwi and other RNA-binding molecules from old to new macronucleus. By extension of its ciliary role, one interesting possibility is that IFT57 is a partner involved in this transport. I tried to detect the putative roles of IFT57A in sexual process and worked out a new RNAi method by hairpin RNA expression. I expressed a specific IFT57A hairpin under the control of the NOWA1 promoter (only expressed in autogamy or conjugation) and found surprisingly that this hairpin stops the autogamy process. Since another hairpin contain NSF sequence displayed a similar phenotype, I could not draw any conclusion about the role of IFT57A during autogamy. Using chimeras by exchanging parts of IFT57A and IFT57C, then by comparing this sequence to other in the Paramecium genus, I could determine the shortest region of IFT57A necessary for nuclear localization is the peptide encompassing L129 to N219, with two critical positions to functionally distinguish these two proteins.

La voie de signalisation Sonic Hedgehog (Shh) joue un rôle fondamental au cours de l'embryogenèse pour la mise en place de nombreux tissus. Elle persiste à l'âge adulte et régulerait notamment le contrôle de fonctions cérébrales. Son activation requiert la liaison d'un peptide Shh sur le récepteur Patched (Ptc) qui réprime l'activité constitutive de Smoothened (Smo), un récepteur apparenté à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Récemment, des essais cliniques pour le traitement de médulloblastomes et de diverses tumeurs solides chez l'Homme ont été menés avec des antagonistes de Smo. Cependant, ces molécules ont révélé des limitations à leur utilisation puisque des résistances au traitement sont apparues. Le travail de cette thèse a conduit au développement d'un modèle pharmacophorique des antagonistes de Smo qui a ensuite permis le criblage virtuel d'une banque de molécules et l'identification de nouvelles familles d'antagonistes de Smo. L'acylthiourée MRT-10 et l'acylurée MRT-14 ont été les deux premiers composés caractérisés. Des études de relations structure-activité ont permis l'identification d'une nouvelle famille d'inhibiteurs du récepteur Smo de haute affinité à laquelle l'acylguanidine MRT-83 appartient. Ce composé s'adapte parfaitement au modèle pharmacophorique des antagonistes de Smo. Les modifications structurales que MRT-83 présentes en comparaison avec les deux têtes de séries précédemment caractérisées sont à l'origine du gain d'activité de MRT-83 sur de nombreux tests cellulaires mettant en jeu l'activation de la voie Shh. Le composé MRT-83 inhibe la liaison de la BODIPY-cyclopamine sur le récepteur Smo humain et bloque la prolifération des précurseurs des cellules granulaires de rat avec une affinité de l'ordre du nanomolaire, comparable à celle des antagonistes de référence de Smo tels que le GDC-0449 et le LDE-225. Malgré l'homologie de séquence entre Smo et la famille des récepteurs Frizzled impliqués dans la signalisation Wnt, le composé MRT-83 ne présente aucun effet sur la voie Wnt. MRT-83 bloque la translocation de Smo dans le cil primaire induite par l'activation de la voie Shh dans les cellules NT2, une lignée issue d'un tératocarcinome humain, contrairement à l'antagoniste de Smo de référence, la cyclopamine qui induit l'adressage du récepteur dans le cil primaire. L'injection stéréotaxique dans le ventricule latéral de cerveau de souris adulte de MRT-83, contrairement à celle d'un composé de structure analogue, dépourvu d'activité sur Smo, inhibe l'expression des transcrits de Ptc induite par l'injection de Shh dans la zone sous-ventriculaire, l'une des deux principales aires de neurogenèse adulte. Ces résultats démontrent que les dérivés MRT bloquent également la signalisation Shh in vivo. Ainsi, les composés MRT-10, MRT-14, MRT-83 et les molécules de structure analogues caractérisées sont de puissants antagonistes de Smo. Ces molécules constituent de nouveaux outils pharmacologiques qui pourraient permettre d'améliorer notre compréhension des mécanismes moléculaires et biochimiques régulant la signalisation Hh et permettre le développement de nouvelles molécules en clinique pour le traitement des tumeurs Hh- dépendantes.

Pendant le développement embryonnaire, les cellules de l'Eminence Ganglionnaire Médiane (EGM) gagnent le cortex cérébral et s'y dispersent largement par migration tangentielle, puis s'y différencient en interneurones. Mon travail de thèse a consisté à analyser le comportement migratoire des cellules d'EGM dans un modèle in-vitro. Ces cellules présentent un cycle de migration en deux phases que j'ai contribué à caractériser. Premièrement, un renflement contenant le centrosome et l'appareil de Golgi se forme à partir du compartiment somatique et migre dans le neurite de tête, jusqu'à 30μm du noyau resté à l'arrière. La deuxième phase du cycle correspond à la translocation rapide du noyau vers le centrosome et l'appareil de Golgi. Les translocations nucléaires sont bloquées par la Blebbistatine, un inhibiteur spécifique de la myosine II non-musculaire, suggérant que les contractions du système d'acto-myosine jouent un rôle déterminant dans les mouvements du noyau vers le centrosome. J'ai examiné le rôle des microtubules dans le contrôle de la forme et de la motilité des cellules d'EGM par des études pharmacologiques. J'ai utilisé du nocodazole, drogue qui altère l'instabilité dynamique des microtubules à faible dose ou les déstabilise à forte dose. De faibles doses (100nM) de nocodazole n'affectent pas ou peu la motilité des cellules d'EGM en migration, mais simplifient leur arborisation neuritique et déstabilisent leur polarité ; de fortes doses (1μM) de nocodazole induisent un comportement migratoire dit multipolaire, avec une vitesse de migration diminuée de moitié. Ces résultats suggèrent que la stabilité des microtubules est cruciale pour maintenir la polarité et contrôler la directionnalité des cellules d'EGM en migration, alors que des mécanismes complémentaires contrôlent leur motilité. J'ai ensuite caractérisé le rôle de la myosine II et d'une de ses voies activatrices, la voie Rho. Le traitement des cellules d'EGM en migration par des doses modérées de Blebbistatine (20μM) ou par un inhibiteur spécifique de la Rho-kinase ROCK (Y27632), ont montré que l'activation de la myosine II non seulement contrôle l'amplitude et la fréquence des translocations nucléaires, mais aussi le positionnement du centrosome à l'avant. L'étude d'un mutant hypomorphe pour l'isoforme B de la myosine II, menée avec Nathalie Nériec, a confirmé ce rôle de la myosine dans le contrôle des mouvements du noyau et du centrosome. Les mouvements relatifs du noyau et du centrosome dans les cellules d'EGM en migration suggèrent une organisation particulière du réseau de microtubules. J'ai étudié cette organisation par tomographie électronique. J'ai mis en évidence deux réseaux de microtubules dans les cellules d'EGM: 1) un réseau de microtubules ancrés aux centrioles et dirigés majoritairement vers l'avant de la cellule 2) des microtubules non-centrosomaux. Le noyau est entouré par des microtubules non-centrosomaux. A l'avant du noyau, des microtubules peuvent former un rail sur lequel glisse la membrane nucléaire. Pendant le cycle de migration des cellules d'EGM, les centrioles présentent des changements de localisation subcellulaire associés à des transformations ultrastructurales inattendues. Le centriole père est capable de s'associer à la membrane plasmique où il peut former un cil. Mes études ultrastructurales montrent que l'ancrage membranaire du corps basal et la formation du cil ont lieu pendant la phase stationnaire du noyau, à distance de celui-ci dans le renflement. Ainsi, dans les futurs interneurones corticaux, l'adressage cyclique d'un centriole/corps basal à la membrane plasmique est corrélé au cycle de migration. Ce processus inédit contrôle probablement la migration des interneurones par un mécanisme qui reste à identifier. Ce comportement caractéristique des centrioles et la régulation dynamique de l'ancrage des microtubules au centrosome pourraient en outre expliquer l'organisation particulière des microtubules dans ces neurones.

Le cil primaire (CP) est une organelle présente chez l’Homme dans la grande majorité des cellules. Lors du développement le CP est d’une importance capitale, puisqu’il contrôle les voies de signalisation comme Hedgehog ou Wnt. Certaines pathologies génétiques affectant spécifiquement le CP, engendrent une obésité. Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’évolution du CP au cours de l’adipogenèse des cellules souches mésenchymateuses humaines. Les résultats que nous avons obtenus indiquent que le cil est présent dans les cellules indifférenciées, qu’il subit une élongation importante suite à l’induction de la différenciation, suivi d’une diminution de sa taille et fini par disparaitre dans les adipocytes. L’élongation de la taille du cil ne semble pas affecter la localisation des protéines qui lui sont associées comme Kif3-A ou Smoothened, une protéine importante de la voie Hedgehog. Néanmoins, il apparait que la voie de signalisation Hedgehog est inhibée après trois jours de différenciation et que les cellules ont développé une résistance à Sonic Hedgehog. La déacétylase de la tubuline acétylée HDAC6 est apparue comme étant une bonne cible puisque son expression augmente au cours de la différenciation et qu’elle est décrite pour être responsable de la perte du cil pendant la mitose. Les données que nous avons obtenues ont permis de montrer que l’inhibition, ou la surexpression d’HDAC6 au cours de l’adipogenèse engendrent une inhibition de l’élongation du cil associée à une forte inhibition de la différenciation adipocytaire. Ces résultats permettront, à terme de mieux comprendre les liens entre le cil primaire et la différenciation adipocytaire. / The primary cilium (PC) is an organelle present in almost all cell types of the organism. During development, the PC plays an important function by driving signaling pathways such as Hedgehog or Wnt. Some genetic syndromes affecting specifically the PC are associated with obesity. My project has consisted to analyze the evolution of the PC during adipocyte differentiation of human mesenchymal stems cells. Our results indicate that the PC is present in undifferentiated cells, then it undergoes a strong elongation at the beginning of the differentiation followed by a decreased of its size, and disappears in differentiated cells. This increase in the cilium size does not affect the localization of its associated proteins such as KIF3-A and Smoothened an important protein of the Hedgehog signaling pathway. However, this pathway is inhibited after three days of differentiation and cells have developed a Sonic Hedgehog resistance. The tubulin deacetylase HDAC6 appeared as a good target because its expression increases during differentiation and it is known to be responsible for the loss of the cilium during mitosis. Our data show that an inhibition or an overexpression of HDAC6 lead to a decrease in the cilium elongation associated with an inhibition of adipocyte differentiation. These results will ultimately lead to a better understanding of the connections between the PC and adipocyte differentiation.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmirSSN_DISSERT.pdf: 1940293 bytes, checksum: 7a7b36b247a4dcfecb4c487d79d7aa31 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Nowadays there has been a major breakthrough in the aerospace area, with regard to rocket launches to research, experiments, telemetry system, remote sensing, radar system (tracking and monitoring), satellite communications system and insertion of satellites in orbit. This work aims at the application of a circular cylindrical microstrip antenna, ring type, and other cylindrical rectangular in structure of a rocket or missile to obtain telemetry data, operating in the range of 2 to 4 GHz, in S-band. Throughout this was developed just the theoretical analysis of the Transverse transmission line method which is a method of rigorous analysis in spectral domain, for use in rockets and missiles. This analyzes the spread in the direction "ρ" , transverse to dielectric interfaces "z" and "φ", for cylindrical coordinates, thus taking the general equations of electromagnetic fields in function of e [1]. It is worth mentioning that in order to obtain results, simulations and analysis of the structure under study was used HFSS program (High Frequency Structural Simulator) that uses the finite element method. With the theory developed computational resources were used to obtain the numerical calculations, using Fortran Power Station, Scilab and Wolfram Mathematica ?. The prototype was built using, as a substrate, the ULTRALAM ? 3850, of Rogers Corporation, and an aluminum plate as a cylindrical structure used to support. The agreement between the measured and simulated results validate the established processes. Conclusions and suggestions are presented for continuing this work / Nos dias atuais observa-se um grande avan?o na ?rea aeroespacial, no que se refere aos lan?amentos de foguetes, para pesquisas, experimentos, sistema de telemetria, sensoriamento remoto, sistema de radar (rastreamento e monitora??o), sistema de comunica??es via sat?lites e inser??o de sat?lites em ?rbita. Este trabalho tem como objetivo a aplica??o de uma antena de microfita cil?ndrica circular, tipo anel, e outra retangular cil?ndrica na estrutura de um foguete ou m?ssel para obten??o de dados de telemetria, operando na faixa de 2 a 4 GHz, na banda S. Ao longo deste foi desenvolvida apenas a an?lise te?rica do M?todo da Linha de Transmiss?o Transversa que ? um m?todo de an?lise rigoroso no dom?nio espectral, para aplica??o em foguetes e m?sseis. Este analisa a propaga??o na dire??o ρ , transversa ?s interfaces diel?tricas z e φ , para coordenadas cil?ndricas, tendo assim as equa??es gerais dos campos eletromagn?ticos em fun??o de e [1]. Vale ressaltar que para a obten??o dos resultados, simula??es e an?lise da estrutura em estudo foi utilizado o programa HFSS (High Frequency Structural Simulator) que utiliza o M?todo dos elementos finitos. Com a teoria desenvolvida foram utilizados recursos computacionais para obten??o dos c?lculos num?ricos, atrav?s do Fortran Power Station, Scilab e o Wolfram Mathematica?. O prot?tipo foi constru?do utilizando, como substrato, o ULTRALAM? 3850, da Rogers Corporation, e uma placa de alum?nio como suporte ? estrutura cil?ndrica utilizada. A concord?ncia entre os resultados medidos e os simulados validam os processos estabelecidos. S?o apresentadas sugest?es e conclus?es para a continuidade deste trabalho