Les travaux présentés dans ce mémoire se situent dans le cadre général de la recherche de nouveaux médicaments par le biais de techniques informatiques. La première partie de ce document est centrée autour du développement de la plateforme logicielle VSM-G (Virtual Screening Manager for Grids). Le but poursuivi par ce projet est de fournir un outil convivial et simple d'utilisation afin de conduire des études de criblage virtuel à haut-débit. Le coeur de VSM-G repose sur une stratégie multi-étapes de filtres successifs permettant le traitement efficace de chimiothèques de grande taille. Deux filtres ont été utilisés pour ce travail et implémentés dans VSM-G : un programme innovant d’estimation rapide de complémentarité géométrique entre molécules-candidates et site actif (SHEF) précéde un algorithme de docking flexible plus conventionnel (GOLD). Les avantages de cette méthodologie, associée à la prise en charge de multiples conformations de la cible étudiée (le récepteur nucléaire LXRß), sont présentés tout d’abord par une étude de preuve de concept, puis à travers une campagne de criblage virtuel à grande échelle. L'autre partie de ces travaux, exclusivement applicative, concerne l'étude du domaine FAT de la kinase d'adhérence focale FAK. FAK est une cible d’intérêt pharmaceutique particulièrement intéressante, car clairement impliquée dans divers processus de développement cancéreux. Le but de cette étude est double : il s’agit tout d’abord de mieux comprendre le mode de fonctionnement du domaine FAT de FAK à travers une étude biophysique pour en évaluer la flexibilité ; et ensuite concevoir in silico des petites molécules peptidomimétiques permettant de moduler son activité, ce qui pourrait limiter une progression tumorale. / The work presented here deals with drug discovery by means of computational techniques. The first part is focused around the development of the VSM-G (Virtual Screening Manager for Grids) software platform. This project aims to provide a user-friendly and easy-to-use tool for performing high throughput virtual screening experiments. The core of VSM-G is a multiple-step screening strategy in which several filters are organized sequentially as to tackle large chemical libraries efficiently. Two filters were used for this study and implemented into VSM-G: a new and fast ligand-active site geometrical complementarity estimation program (SHEF) precedes a conventional flexible docking tool (GOLD). We describe the advantages of such an approach, associated with the use of multiple target conformations for the LXRß nuclear receptor, by presenting a proof-of-concept study. A high-throughput virtual screening campaign is then performed. The second part of this work, exclusively applicative, deals with the study of the FAT domain of the focal adhesion kinase (FAK). FAK is an important pharmaceutical target due to its involvement in the development of various forms of cancer. The first goal is to gain knowledge regarding FAT flexibility and active state structural properties. The second objective is to design in silico peptidomimetic compounds targeting FAT and therefore potentially modulate FAK activity during tumour progression.

L'expression intracellulaire des anticorps (intracorps) est une approche qui permet l'étude et le ciblage des antigènes dans les compartiments intracellulaires. Néanmoins, l'expression d'anticorps entiers fonctionnels dans les cellules reste une tâche difficile en raison de leur grande taille et de leur structure, l'environnement réducteur du milieu intracellulaire étant défavorable à la formation des ponts disulfure. Notre groupe a une forte expertise dans le domaine de l'immunisation intracellulaire et son application pour l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Pour cela, notre équipe a élaboré des banques de fragments d'anticorps scFv optimisés pour une meilleure expression intracellulaire. Nos travaux antérieurs ont démontré que ces intracorps peuvent cibler spécifiquement des domaines ou des modifications post-traductionnelles de protéines dans des cellules vivantes. Ceci est particulièrement important car il démontre l'un des avantages principaux des intracorps par rapport à l'approche basée sur l'ARNi. Cet avantage a été démontré par un criblage phénotypique dans un modèle d'allergie. En appliquant cette approche à l'étude de l'activation des mastocytes, nous avons pu identifier un nouvel acteur moléculaire impliqué dans la voie de signalisation mise en jeu. Ce travail a été protégé par un brevet européen en 2013 et est publié récemment. Dans le cadre de mon projet de thèse, j'ai construit une nouvelle banque synthétique (HUSCIv) optimisée pour la stabilité, la diversité et l'affinité des scFvs. Pour cela, le scFv 13R4 isolé dans notre équipe a servi de charpente pour le greffage des différentes boucles hypervariables, tout en respectant la diversité des régions CDR observée dans les anticorps naturels humains. Nous avons utilisé la protéine GFP en tant que rapporteur pour étudier le repliement et la solubilité des intracorps. Nos résultats ont clairement démontré que la plupart des intracorps issus de la banque HUSCIv sont soluble dans le cytoplasme des cellules mammifères. Mon projet de thèse décrit ici rapporte l'utilisation de la banque HUSCIv pour un criblage phénotypique dans des cellules de cancer colorectal portant une mutation du gène K-RAS et résistantes au traitement par l'anticorps chimérique Cetuximab. Le projet cherche à sélectionner des scFv capables de restaurer la sensibilité au Cetuximab, avec comme objectif l'identification des cibles intracellulaires impliquées.Pour ce criblage fonctionnel, la banque HUSCIv a été exprimée dans les cellules HCT116 par l'intermédiaire d'un système d'expression rétroviral. Le processus de sélection est basé sur la sélection directe de la prolifération des cellules en utilisant un colorant fluorescent (CMRA). Les cellules dont la prolifération est bloquée sont isolées et un séquençage à haut débit permet de suivre l'évolution des populations de scFv tout au long de l'expérience. Ainsi, ce projet a nécessité un séquençage profond d'un grand nombre de scFv afin de réaliser une analyse statistique. Nous avons réalisé à ce jour deux tours de sélection. Les tests de cytotoxicité réalisés sur les populations sélectionnées ont montré une inhibition significative de la prolifération en présence du Cetuximab d'environ 10%. Ces résultats indiquent l'évolution du phénotype qui tend vers une sélection de scFv inhibiteurs et suggèrent que nous devons réaliser au moins un ou plusieurs tours plus sélectifs avant de formuler des conclusions.L'approche introduite ici est différente de toutes les études existantes en ce qu'elle utilise des banques « naïves », et permet non seulement de répondre à la diversité du protéome, mais aussi d'étudier les messagers secondaires et le métabolisme des cellules. En tant que tel, et par rapport à d'autres approches à grande échelle, celle-ci représente une voie simple pour la découverte de molécules thérapeutiques potentielles. / Intracellular expression of antibodies (intrabodies) permitted the study and targeting of antigens in cellular compartments. However, the expression of functional intrabodies remains a difficult task due to their large size, structure, and the reducing intracellular environment. Our group has a strong expertise in the field of intracellular immunization and the identification of new therapeutic targets. For this purpose, we have developed an scFv library optimized for intracellular expression of scFv antibody fragments. Our previous works have shown the successful use of intrabodies for targeting specific domains or post-translational modifications in living cells. This is particularly important because it demonstrates one of the main advantages of intrabodies compared to the approaches using RNAi. This benefit was demonstrated by a phenotypic screen in a model of allergy. Applying this approach to the study of mast cell activation, we identified a new molecular player involved in the signaling pathway implemented. This work was protected by a European patent in 2013 and was recently published. As part of my thesis project, I designed a new synthetic library (HUSCIv) optimized for scFv stability, diversity and affinity. For this, a highly soluble and hyper-stable framework, scFv13R4 isolated in our group, was used as a scaffold for grafting different hypervariable loops, while respecting the diversity of CDRs observed in human natural antibodies. We used protein GFP as a reporter to study the folding and solubility of intrabodies. Our findings clearly demonstrated that most of the intrabodies from HUSCIv library are soluble in the cytoplasm of mammalian cells. My thesis project described here reports the use of HUSCIv in a phenotypic screen of colorectal cancer cells carrying a mutation in the K-RAS gene and resistant to the treatment with the chimeric antibody Cetuximab. The project seeks to select scFv fragments able to restore the sensitivity to Cetuximab, with the objective to identify the intracellular targets involved. For this functional screen, the HUSCIv library was expressed in HCT116 cells via a retroviral expression system. The selection process is based on the direct selection of cell proliferation using a fluorescent dye (CMRA). The cells whose proliferation is blocked are isolated and the evolution of scFv populations throughout the experiment are tracked via high-throughput sequencing. This sequencing requires a large number of scFvs to perform a statistical analysis. So far, we have achieved two rounds of selection. The cytotoxicity tests carried out on the selected populations showed a significant inhibition of proliferation (10%) in the presence of Cetuximab. These results indicate that the evolving phenotypes are tending towards a selection of scFv inhibitors and suggest that we need to perform at least one or more selective rounds before making conclusions. The approach introduced here is different from all existing studies in that it uses "naive" libraries not only to respond to the diversity of the proteome, but also to study secondary messengers and metabolism in cells. As such, and in comparison to other large-scale approaches, it is a simple way for the discovery of potential therapeutic molecules.

Le processus de découverte de médicaments a un succès limité malgré tous les progrès réalisés. En effet, on estime actuellement que le développement d'un médicament nécessite environ 1,8 milliard de dollars américains sur environ 13 ans. Nous nous concentrons dans cette thèse sur des approches statistiques qui criblent virtuellement un grand ensemble de composés chimique contre un grand nombre de protéines. Leurs applications sont polyvalentes : elles permettent d’identifier des candidats médicaments pour des cibles thérapeutiques connues, d’anticiper des effets secondaires potentiels, ou de proposer de nouvelles indications thérapeutiques pour des médicaments connus. Cette thèse est conçue selon deux cadres d'approches de criblage virtuel : les approches dans lesquelles les données sont décrites numériquement sur la base des connaissances des experts, et les approches basées sur l'apprentissage automatique de la représentation numérique à partir du graphe moléculaire et de la séquence protéique. Nous discutons ces approches et les appliquons pour guider la découverte de médicaments. / The rational drug discovery process has limited success despite all the advances in understanding diseases, and technological breakthroughs. Indeed, the process of drug development is currently estimated to require about 1.8 billion US dollars over about 13 years on average. Computational approaches are promising ways to facilitate the tedious task of drug discovery. We focus in this thesis on statistical approaches which virtually screen a large set of compounds against a large set of proteins, which can help to identify drug candidates for known therapeutic targets, anticipate potential side effects or to suggest new therapeutic indications of known drugs. This thesis is conceived following two lines of approaches to perform drug virtual screening : data-blinded feature-based approaches (in which molecules and proteins are numerically described based on experts' knowledge), and data-driven feature-based approaches (in which compounds and proteins numerical descriptors are learned automatically from the chemical graph and the protein sequence). We discuss these approaches, and also propose applications of virtual screening to guide the drug discovery process.

Les syndromes myélodysplasiques (SMD) peuvent être conçus comme des conditions pré-leucémiques dans lesquelles l’apoptose avorte les produits de différenciation de cellules souches mutées, potentiellement malignes. Néanmoins, peut-être à cause d’une inhibition progressive de l’apoptose, les SMD se transforment fréquemment en leucémies aiguës myéloïdes (LAM). Nos données indiquent que les SMD à faible risque se caractérisent par l’absence d’activation de NF-κB au sein des cellules portant des altérations cytogénétiques typiques. Par contre, dans les SMD à haut risque de transformation en LAM (ainsi que dans les LAM post-SMD), les cellules souches hématopoïétiques et leurs produits de différenciation montrent une translocation activatrice des sous-unités p50/p65 de NF-κB. L’utilisation d’antagonistes de IKK provoque une inhibition de NF-κB conduisant à une apoptose accélérée, ainsi l’activation de NF-κB serait responsable de la suppression progressive de l’apoptose et donc de la transformation maligne. Ce projet de thèse a consisté à comprendre les mécanismes impliqués dans la dérégulation de l’apoptose dans les SMD/LAM ; ainsi qu’à utiliser des technologies de criblage pour permettre une meilleure compréhension des voies de signalisation impliquées, et à adapter de nouveaux outils d’analyse. Au cours d’une première étude, nous avons montré que les inhibiteurs de méthyltransférase de l’ADN et les inhibiteurs d’histones déacétylases induisent efficacement l’apoptose dans la lignée cellulaire SMD/LAM P39, parallèlement à une inhibition de la translocation de NF-κB du cytoplasme au noyau. Dans une seconde étude, nous avons montré que l’inhibition pharmacologique du récepteur Flt3 induit une inhibition de la voie NF-κB, et pourrait être une cible thérapeutique pertinente. Dans une troisième étude, nous avons montré que l’auto-activation d’ATM chez les patients atteints de SMD/LAM joue un rôle dans l’activation constitutive de NF-κB suggérant qu’ATM serait également une bonne cible thérapeutique dont l’inhibition pourrait réduire le défaut d’apoptose des cellules SMD et LAM. Et enfin, grâce à l’optimisation d’une technique d’analyse d’images à haut débit, nous avons identifié deux composés capables d’induire la mort cellulaire des lignées cellulaires LAM in vitro : le zinc pyrithione et la ouabain. Leurs effets d’inhibition du signal de survie NF-κB, conduisant à une réduction de l’expression de protéines anti-apoptotiques, suggèrent que ces composés pharmaceutiques pourraient être utilisés comme des agents anti-leucémiques. Ce projet de thèse nous a permis de mettre en évidence le potentiel anti-leucémique de différents agents impliqués dans les principales voies de signalisation de l’apoptose dérégulées dans les SMD/LAM, qui pourraient prochainement servir de cibles pour de nouveaux essais thérapeutiques. / Myelodysplastic syndrome (MDS) is a group of hematopoietic stem cell disorders that is characterized by an ineffective hematopoiesis (finaly leading to blood cytopenias) and by a high risk of progression to acute myeloid leukemia (AML). It can therefore be viewed as a preleukemic condition in which apoptosis aborts the differentiation products of potentially malignant mutated (stem) cells. The progression of MDS into AML is associated with progressive inhibition of apoptotsis (by e.g. the expression of antiapoptotic proteins) and a negative prognostic value, suggesting that loss of the apoptotic program could favor the MDS-to-AML transition. Therefore the present project aimed at understanding the mechanisms involved in the deregulation of apoptosis in MDS and AML and the characterization of their underlying signaling pathways by means of standard biochemical and high throughput screening approaches. Our previous work showed that inhibitors of DNA methyltransferases and histone deacetylases effectively induced apoptosis in AML cells in vivo which was associated with an inhibition of NF-κB-dependent transactivation of survival signals. We further found that the pharmacological inhibition of the Flt3 receptor in AML cells decreased NF-κB activation and might therefore constitute a relevant therapeutic target for the treatment of AML. In line with these findings we demonstrated that the constitutive activation of ATM in high-risk MDS and AML patients accounts for the activation of NF-κB suggesting ATM as yet another drugable target for antileukemic therapy. Finally we generated a high throughput image based screening platform, which enabled us to perform large scale drug screening approaches and to identify two compounds with antileukemic properties. Both agent, pyrithione zinc (PZ) and Ouabain (OUA) efficiently induced cell death in AML cells in vitro associated with the inhibition of NF-κB. PZ and OUA exerted significant anticancer effects in vivo, on human AML cells xenografts as well as ex vivo, on CD34+ (but not CD34-) malignant myeloblasts from AML patients. Summarizing this project allowed us to shed some light on the importance of NF-κB during MDS to AML progression and at the same time it helped to identify drugable targets and agents with potential anticancer properties for the treatment of leukemia.

Etant donné leur implication dans de nombreux processus biochimiques, les ARN sont maintenant considérés comme des cibles thérapeutiques très prometteuses. Cependant, nos connaissances limitées concernant les phénomènes d'interaction entre les ARN et de petites molécules, compliquent l'élaboration de nouveaux ligands (ou médicaments), capables de reconnaître sélectivement une structure complexe d'ARN. En absence de toute approche rationnelle, une stratégie de criblage pourrait permettre de mieux comprendre ces phénomènes de reconnaissance. Cette thèse porte sur la mise au point d'une méthode électrochimique, simple, adaptée pour du criblage haut-débit et permettant de détecter et de quantifier les interactions ARN/ligands. Le principe de la méthode repose sur la différence de coefficient de diffusion qui existe entre la forme libre d'un ligand possédant des propriétés redox et sa forme complexée à l'ARN. Cette stratégie de détection par voie électrochimique présente comme avantages d'être peu coûteuse, rapide, simple d'utilisation, adaptée pour du criblage haut-débit de molécules et utilisable dans de faibles volumes. Cette méthodologie a été utilisée pour caractériser la formation d'un complexe entre un analogue d'aminoglycoside porteur d'un groupe ferocene et une séquence d'ARNr 16S23. De plus, des expériences de compétition entre le complexe ARN/ligand redox et des aminoglycosides non modifiées permettent d'étendre la méthode à la détermination de constantes de dissociation (KD) pour des molécules non marquées en phase homogène. Ces expériences de compétition pourront être généralisées pour mesurer le KD de librairies de molécules, permettant ainsi de trouver de meilleurs ligands d'ARN. / RNA molecules play a major role in various biochemical processes and they are now considered as an important drug target. However, our limited understanding of the interactions occurring between small molecules and RNA complicate the search for new ligands (or drugs) with improved specific interaction and binding to elaborated RNA structures. In the absence of any rational approach, a screening strategy could shed light on the ligand/RNA interactions. In this thesis, we describe a simple electrochemical approach allowing for high-throughput detection and quantification of small molecule/RNA interactions. The principle of the method relies on the difference of diffusion rates between a redoxmolecular probe free or bound to its RNA target and thus to the ability to more easily electrochemically detect the forme rover the latter in a homogenous solution. This electrochemical detection strategy has the advantages of being affordable,fast, easy to use, sensitive and well-adapted to a high-throughput screening strategy in small volume samples. This methodology was used to characterize the binding of an aminoglycoside analog bearing a ferocenyl group to the ribosomal RNA fragment (rRNA 16S23). Furthermore, competitive binding of unlabelled aminoglycosides on theRNA/electrochemical probe complex allowed us to evaluate their dissociation constants (KD). These competitive experiments could further be generalized to measure KD values for libraries of molecules, which could help to find better RNA ligands.

De nombreuses études des RCPGs révèlent que leur activation n’implique pas que deux états conformationnels, l’un activé et l’autre inactivé, mais une diversité plus importante de ces états, impliquant également des états intermédiaires. Nous avons utilisé la simulation par dynamique moléculaire et l’analyse des interactions intramoléculaires non-covalentes pour étudier la plasticité structurale du récepteur CCR5 sous sa forme monomérique et dimérique. En couplant notre analyse avec diverses données expérimentales, nous avons pu proposer trois architectures dimériques du récepteur et associer des mouvements et des interactions clefs aux états conformationnels de CCR5 libre, lié à un agoniste, lié à un agoniste inverse et constitutivement activé ou inactivé par mutation d’acides aminés. Nous avons également développé une méthode d’identification des motifs d’interactions intramoléculaires transmembranaires, permettant de discriminer les états d’activations des RCPGs. / Many studies reveal that GPCR activation does not simply involve two conformational states, one activated and the other inactivated, but a variety of these states coupled to intermediate states. By using molecular dynamics simulations and analyzing non-covalent intramolecular interactions, we studied the structural plasticity of monomeric and dimeric CCR5. By coupling our analysis with various experimental data, we identified three dimeric organizations states of the receptor and associated key motions and intramolecular interactions to free CCR5, bound to an agonist, bound to an inverse agonist and constitutively activated or inactivated by mutated residues. We have also developed a method to identify intramolecular transmembrane interactions patterns, which allow the discrimination of GPCRs activation states.

La disponibilité à la fois des données à grande échelle du transcriptome et du génome de tumeurs permet maintenant d'identifier assez facilement des oncogènes candidats, gènes qui sont surexprimés en conséquence de l'amplification d'ADN. Ces oncogènes candidats doivent alors être fonctionnellement validés et leur rôle dans la cellule normale et tumorale doit être étudié.Dans cette étude, nous nous sommes principalement focalisés sur le cancer du sein, le cancer le plus fréquent chez les femmes et la deuxième cause de décès par cancer chez les femmes à travers le monde. En France, 52.000 nouveaux cas avec 12.000 décès dus au cancer du sein ont été estimés en 2010 représentant 34% de tous les nouveaux cas de cancer chez les femmes. Les chromosomes les plus fréquemment altérés dans le cancer du sein sont les chromosomes 8, 11 et 17, qui contiennent les amplicons 17q12 (ERBB2) et 11q13 (CCND1). Le développement de «l 'herceptine" contre ERBB2 illustre le potentiel de la génomique fonctionnelle du cancer pour l'identification de cibles thérapeutiques. Plusieurs études ont identifié d'autres amplicons avec des oncogènes candidats. Cependant très peu d'études ont rapporté la validation fonctionnelle des candidats identifiés, mettant ainsi en évidence la nécessité des analyses fonctionnelles à grande échelle des différents amplicons dans le cancer du sein pour identifier de nouveaux gènes pilotes qui pourraient ensuite être utilisés pour le développement de stratégies thérapeutiques pour le cancer du sein. Ces dernières années, l'ARNi est devenu un outil de choix pour le criblage à haut débit pour caractériser la fonction des gènes dans des lignées cellulaires. Dans cette étude, nous avons effectué un criblage fonctionnel à moyen-débit basé sur l’utilisation de l'ARNi de 127 gènes amplifiés et surexprimés appartenant à 11 amplicons majeurs sur les chromosomes 8, 11 et 17 dans le cancer du sein. Ce crible à permis l'identification de 8 oncogènes au sein de 5 amplicons différents. En outre, la validation fonctionnelle de 5 de ces gènes a permis de démontrer que 4 gènes, RAD21, EIF3H, TANC2 et CHRAC1 au sein de 3 amplicons, régulent l'apoptose, la prolifération et la transformation cellulaire de cellule dérivées de carcinomes mammaires. Les régions d'altération génétique dans un cancer peuvent être également modifiées dans de multiples types d’autres cancers. L'amplicon 8p11-p12 a par exemple été décrit dans le cancer du sein, du pancréas, du poumon et de la vessie. Ces amplicons communs dans différents cancers peuvent contenir des oncogènes « pilote » communs. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons évalué l'implication possible dans des lignées cellulaires dérivées de cancer du pancréas et du poumon présentant un amplicon en 8p11-p12 de deux oncogènes à savoir, PPAPDC1B et WHSC1L1 qui ont été décrits comme des gènes « driver » de l'amplicon 8p11-p12 dans le cancer du sein et également dans le cancer du poumon pour WHSC1L1. L'inhibition de ces deux gènes réduit la survie cellulaire et la croissance indépendante de l'ancrage à un support de lignées tumorales du pancréas et du poumon présentant une amplification en 8p11-p12. Cette constatation met en évidence l'importance de ces deux gènes dans de multiples cancers et l'intérêt thérapeutique potentiel d'inhiber ces enzymes dans les cancers présentant un amplicon en 8p11-p12. Des modèles de souris transgéniques permettent d’étudier la fonction de gènes candidats in vivo. Pour évaluer in vivo le rôle de PPAPDC1B, nous avons établi des souris transgéniques sur-exprimant PPAPDC1B sous la dépendance du promoteur de la kératine 5 permettant de cibler les épithéliums pluri ou pseudo stratifiés. Les souris transgéniques développent deux phénotypes inattendus, le développement de poils le long des incisives et une inflammation aiguë des glandes salivaires, des ganglions lymphatiques, de la vessie et du pancréas. / Availability of both large scale transcriptomic and genomic data of tumours now allows to identify relatively easily candidate oncogenes that are over-expressed as a consequence of DNA amplification. These candidate oncogenes have then to be functionally validated and studied for their role in the normal and cancer cell.In this study, we mainly focused on breast cancer, the most common cancer among women and the second leading cause of cancer deaths in women around the world. In France, 52,000 new cases with 12,000 deaths of breast cancer were estimated in 2010 accounting for 34% of all new cases of cancer in women. In breast cancer the main altered chromosomes include chromosome 8, 11 and 17 which contain the 17q12 (ERBB2) and the 11q13 (CCND1) amplicons. Development of “herceptin” against ERBB2 illustrates the potential of cancer genomics in identifying therapeutic targets. Several studies have identified other amplicons with candidate oncogenes. However very few studies reported functional validation of identified candidates, thus highlighting the need of large scale functional analyses of different amplicons in breast cancer to identify new driver genes which may be used for development of therapeutic strategies for breast cancer. In recent years, RNAi has become a tool of choice for high-throughput screening to characterize gene function in cultured cells. In this study we performed high-throughput RNAi based functional screening of 127 amplified and over-expressed genes from 11 major amplicons on chromosome 8, 11 and 17 in breast cancer. This resulted in the identification of 8 driver genes from 5 amplicons. Further functional validation of 5 of these genes demonstrated that 4 genes, RAD21, EIF3H, TANC2 and CHRAC1 from 3 amplicons, regulate breast cancer cell proliferation, apoptosis and transformation. Regions of genetic alteration in one cancer may be altered in multiple cancer types. One such example includes the 8p11-p12 amplicon which has been reported to be amplified in breast, pancreatic, lung and bladder cancer. Also common amplicons from different cancers may harbor common driver oncogenes. To investigate this hypothesis we evaluated the possible involvement in 8p11-12 amplified pancreatic and lung cancer cell lines of two oncogenes namely, PPAPDC1B and WHSC1L1 that have been described to be driver genes of the 8p11-12 amplicon in breast cancer and furthermore in lung cancer for WHSC1L1. Inhibition of both genes reduced cell survival and anchorage independent growth in amplified pancreatic and lung cancer cell lines. This finding highlights the importance of these two genes in multiple cancers and therapeutic potential interest to inhibit these enzymes in multiple cancers with 8p11-p12 amplification.Transgenic mouse models play an important role to investigate in vivo function of candidate genes. To evaluate in vivo role of PPAPDC1B, we established a transgenic mouse model over-expressing PPAPDC1B under the Keratin 5 promoter. Transgenic mice developed two unexpected phenotypes including development of hair follicles along front teeth and acute inflammation of salivary glands, lymph nodes, bladder and pancreas. This is an ongoing study that may help to understand the mechanism of action of PPAPDC1B in vivo.

Le développement réactionnel est problème multidimensionnel complexe qui, dans un scénario représentatif, implique l’unique convergence de plusieurs paramètres à une réactivité désirée. Le choix incorrect d’un seul paramètre réactionnel tel que le pré-catalyseur, le ligand mais aussi le solvant ou encore l’acide/base peut complètement supprimer la réactivité du système. De ce fait, ce processus requiert souvent de nombreuses expérimentations pour obtenir un premier résultat probant. Pour éviter de tester toutes les combinaisons en parallèle, des approches créatives de criblage ont été développées ces dernières années mais le nombre important de reactions nécessaires à l’exploration de juste trois ou quatre paramètres est toujours un challenge pour les chimistes qui n’ont pas accès au criblage à haut debit. Afin de répondre à cette problèmatique, une stratégie combinatoire réaction-économique pour l’identification d’un lead hit dans une reaction spécifique est proposée. Des mélanges complexes de pré-catalyseurs et de ligands, choisis au préalable, sont testés avec un ou deux autres paramètres de reaction supplémentaires pour identifier de bonnes conditions de réaction dans un nombre minimum de manipulations. La déconvolution iterative permet ensuite d’identifier le catalyseur, généré in situ, le plus actif dans les conditions réactionnelles. L’application de cette approche est décrite sur une réaction de Friedel-Crafts, une arylation ortho-C–H sélective de composés benzamides, une alkylation C3 d’indole et en catalyse asymétrique sur une réaction d’hétéro Diels-Alder. / Reaction development is a complex multidimensional problem that, in a representative scenario, requires often the unique convergence of multiple parameters for a desired reactivity. The incorrect choice of a single parameter, such as the pre-catalyst, the ligand, the solvent or the acid/base, can completely eliminate the reactivity of the system. Thus, the process often requires extensive manipulations to obtain a lead hit. To avoid this time consuming process, many creative screening approaches have been developed but the large number of reactions necessary to explore the intersection of just three or four parameters is still a challenge for chemists who do not have access to high throughput experimentation. A reaction-economic combinatorial strategy is described for lead hit identification in catalyst discovery directed towards a specific transformation. Complex mixtures of rationally chosen pre-catalysts and ligands are screened against various reaction parameters to identify lead conditions in a small number of reactions. Iterative deconvolution of the resulting hits identifies which components contribute to the lead in situ generated catalyst. The application of this screening approach is described in the dehydrative Friedel-Crafts reaction, in the ortho-C–H arylation of benzamides, in the C3-indole alkylation and in the asymmetric hetero Diels-Alder cycloaddition.

Au cours de ce travail de thèse, les deux approches permettant la caractérisation de nouveaux agents antileishmaniens ont été suivies : d’une part identification de molécules de synthèse originales et actives, par des méthodes de criblage, et d’autre part recherche de nouvelles cibles thérapeutiques leishmaniennes, faisant appel à des outils de biologie moléculaire, et de protéomique.Dans une première partie consacrée à l’optimisation du criblage antileishmanien de molécules de synthèse, nous avons notamment mis au point et validé une nouvelle méthode applicable aux formes promastigotes. Cette méthode reposant sur le principe de la bioluminescence, s’est avérée précise, rapide, répétable, sensible, automatisable et applicable à des isolats cliniques. Nous nous sommes également intéressés à la recherche d’une nouvelle méthode de criblage sur les formes amastigotes intracellulaires remplissant ces mêmes critères.Dans une seconde partie consacrée au lien entre la mort cellulaire programmée et les cystéines peptidases (métacaspase et Raptor) chez Leishmania, nous avons mis en évidence un lien possible entre métacaspase et autophagie chez L. infantum. De plus, nous avons identifié, in vivo, plusieurs substrats protéiques potentiels de ces peptidases : HSP70, ARN-Hélicase ATP-Dépendante et Lmjf09.1010 pour la métacaspase ; NDPKb et la protéine associée à l’ADN du kinétoplaste pour Raptor. Ces différents résultats ont permis de proposer un modèle conciliant les rôles possibles des cystéine-Peptidases métacaspase et Raptor au cours de l’autophagie et de l’apoptose chez Leishmania, rôles potentiellement dus au clivage de substrats protéiques spécifiques. / During this thesis work, two approaches affording the characterization of new antileishmanial agents were followed: on the one hand, the identification of new original antileishmanial synthetic drugs, through screening assays and on the other hand, research of new parasitic therapeutic targets by using molecular biology and proteomic tools. In the first part, dedicated to the optimization of the antileishmanial screening of synthetic compounds, we set up and validated a new bioluminescence-Based screening method for studying anti-Promastigote compounds. This method appears accurate, rapid, repeatable, sensitive and is also transposable to automats and usable on clinical isolates. In parallel, we investigated new screening protocols aiming at improving the screening in intracellular amastigotes which could meet the same criteria. In the second part focusing on the link between programmed cell death and cystein peptidases (metacaspase and Raptor) in Leishmania, our study first highlighted a possible link between metacaspase and autophagy in L. infantum. Moreover, we identified in vivo several potential subtrates for both peptidases: HSP70, ATP-Dependent RNA-Helicase and Lmjf09.1010 for the metacaspase; NDPKb and kinetoplast-DNA-Associated-Protein for Raptor. These results allowed us to propose a model reconciling the possible roles of cystein peptidases metacaspase and Raptor during autophagy and apoptosis in Leishmania, roles potentially due to the cleavage of specific proteic subtrates.

L'interférence par l'ARN est un processus selon lequel un petit ARN non codant se lie à un ARN messager cible dans la cellule pour moduler son expression. Ce mécanisme a été conservé au cours de l'évolution : il est retrouvé aussi bien chez les animaux que chez les végétaux. Nous savons aujourd'hui que le rôle de l'interférence par l'ARN est fondamental, dans le développement embryonnaire comme dans la progression tumorale. Les microARN (miARN) sont des ARN non codant endogènes dont l'une des particularités est leur capacité à réguler tout un ensemble de gènes par interférence avec les ARN messagers. Il est ainsi prédit qu'un seul miARN serait capable de réguler plusieurs centaines de gènes différents. La thèse a consisté en l'analyse de la corégulation médiée par les miARN grâce à l'inférence de réseau basée sur le partage de gènes cibles. La corégulation est un phénomène où plusieurs miARN différents interviennent sur les mêmes familles de gènes et donc sur les mêmes processus biologiques. Le travail a plus spécifiquement consisté en la mise en place d'un réseau de miARN, en son analyse topologique mais également en son interprétation biologique. Le but final était de proposer de nouvelles hypothèses biologiques à tester afin de mieux comprendre la corégulation des processus biologiques par les miARN. Au travers de ces travaux, deux groupes de miARN ont pu être mis en évidence, dont l'un impliqué dans la régulation de la signalisation par les petites GTPases – hypothèse par la suite validée par plusieurs expériences in vitro. Dans un second temps, une communauté de miARN impliquée dans le maintien de la pluripotence des cellules souches a pu également être mise en évidence. Pour compléter ces analyses, une étude systémique de la topologie des réseaux de miARN a été menée afin de mieux comprendre leur intégration dans les réseaux biologiques et leur rôle dans le devenir cellulaire. / RNA interference is a process in which a small non-coding RNA will bind to a specific messenger RNA and regulate its expression. This evolutionary conserved mechanism is found in all superior eukaryotes from plants to mammals. Nowadays, we know that RNA interference is a major regulatory process involved in developmental biology and tumor progression. MicroRNAs (miRNAs) are endogenous (coded in and produced by the cell) non-coding RNAs which are able to regulate a whole set of genes, typically hundreds of genes. This doctoral thesis consisted in the analysis of the miRNA mediated coregulation through a network approach based on target sharing. Coregulation is the process where many different miRNAs will regulate the same set of genes and thus the same biological process. In particular, the work consisted in the inference of a miRNA network, in its topological analysis and also its biological interpretation. Indeed, the final aim of the work was to generate new biological hypothesis. As such, two different groups of miRNAs were first retrieved. One of them was predicted to be involved in the small GTPase signaling and was further validated in vitro. Moreover, a miRNA community involved in the maintenance of stem cells pluripotency was also discovered. Finally, a systemic analysis of the target-based miRNAs network was conducted to better understand their integration with biologic networks and their role in cell fate.