La cytokinèse est un processus dont le but est une séparation de deux cellules soeurs en deux entités suite à une mitose. La cytokinèse nécessite la formation d’un anneau contractile (AC) qui va conduire un sillon de clivage vers une ingression à l’équateur de la cellule. L’une des étapes critiques de ce processus est la transition d’un AC dynamique vers une structure stable surnommée l’anneau du midbody (AM), organelle qui va guider la cellule vers l’abscision. La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans cette transition nous permettrait de mieux comprendre les complexes protéiques impliqués autant au niveau de l’initiation qu’à la terminaison de la cytokinèse. Des défauts ayant lieu lors de cette transition mènent à la formation de cellules binucléées tétraploïdes qui sont observées dans plusieurs pathologies comme le cancer. Afin d’approfondir nos connaissances à ce sujet j’ai utilisé un modèle d’imagerie optique en temps réel dans un modèle cellulaire de Drosophila melanogaster : les cellules S2 de Schneider. Ces études ont mis l’emphase sur un nouveau mécanisme de maturation de la transition AC/AM. Nous avons pu démontrer que la kinase Citron, Sticky, et la septine, Peanut, agissent de manière opposée sur la protéine Anillin pour retenir ou éliminer, respectivement, la membrane plasmique lors de la transition AC/AM. En effet, la diminution d’expression de Sticky par ARNi engendre une perte de contrôle de rétention membranaire de l’AM. À l’inverse, la diminution d’expression de Peanut inhibe la maturation par excrétion membranaire de l’AM. La diminution d’expression simultanée de Sticky et de Peanut conduit l’AC vers des mouvements oscillatoires typiques d’une instabilité de l’AC suite à la perte de fonction de l’Anillin. Sticky est une protéine corticale lors de la cytokinèse dont le rôle et les partenaires d’interaction restent controversés. Pour approfondie nos connaissance de ce sujet, nous avons effectué une étude structurelle et fonctionnelle de Sticky. Cette étude démontre que Sticky possède deux mécanismes de localisation corticale. Le premier dépend de l’Anillin et le deuxième dépend de la petite GTPase Rho1, le régulateur maître de la cytokinèse. Sticky est capable de se localiser à l’AC en présence de l’un ou l’autre de ces deux mécanismes, mais chacun semble être essentiel pour la réussite de la cytokinèse. Le domaine minimal d’interaction entre la Sticky et l’Anillin a été identifié. Une version d’Anillin qui manque le site de liaison à la Sticky est incapable de supporter l’achèvement de la cytokinèse, et les cellules échouent la cytokinèse d’une manière semblable aux cellules dont l’expression de Sticky est diminuée. Similairement, les cellules exprimant une protéine Sticky mutée au site d’interaction avec Rho1-GTP, sont incapables de compléter la cytokinèse lorsque les niveaux endogènes de Sticky sont diminués par ARNi. Ceci suggère que Sticky agit avec Anillin et Rho1 au niveau du cortex pour guider la transition d’un AC dynamique vers un AM stable. Par la mise en évidence et la caractérisation d’un nouveau mécanisme moléculaire essentiel à la cytokinèse, cette thèse constitue des avancements importants au niveau de la cytokinèse. / Cytokinesis is a multistep process that allows two sister cells to undergo complete separation following mitosis. Cytokinesis requires the formation of a contractile ring (CR) that will drive cleavage furrow ingression at the equator of the cell. One of the crucial steps in this process is the transition from a dynamic CR to a more stable structure named the midbody ring (MR), which directs the final separation or abscission. Our knowledge of the molecular mechanisms involved in the CR-to-MR transition would presumably improve our understanding of the molecular complexes involved throughout cytokinesis from initiation to abscission. Defects that occur during this transition can lead to the formation of bi-nucleate tetraploid cells that are often observed in pathological conditions such as cancer. I have used Drosophila melanogaster Schneider’s S2 cells to study the CR-to-MR transition. My findings have highlighted a previously uncharacterized maturation process essential for the transition. More specifically, I demonstrate that the Citron Kinase, Sticky, and the Septin, Peanut, have opposing actions on the scaffold protein Anillin to either retain or extrude, respectively, membrane-positive proteins during the CR-to-MR transition. Indeed, Sticky depletion by RNAi led to uncontrolled loss of membrane-associated Anillin at the MR. Conversely, Peanut depletion led to inhibition of MR maturation by membrane extrusion. Co-depletion of Sticky and Peanut led to oscillatory movements of the CR, typical of Anillin depletion. Sticky is a cortical protein during cytokinesis whose role and interacting partners are controversial. I have performed a structure/function analysis of Sticky to better define its role and regulation during cytokinesis. My work shows that Sticky has two mechanisms of cortical localization. The first is through an Anillin interaction and the second is through the small GTPase Rho1, a master regulator of cytokinesis. Sticky can localize to the cortex in the absence of either one of these mechanisms. However, loss of both inhibits its localization. Following the identification of the minimal interaction sites of Anillin and Sticky, I expressed an Anillin mutant that lacked part of this site and found that cells failed cytokinesis in a similar manner to cells depleted of Sticky. Mutation of the Rho1 binding site on Sticky produced similar cytokinesis failures. Altogether, the results suggest that Sticky interacts with Anillin and Rho1 at the cortex to guide the transition from dynamic CR to stable MR. This thesis advances our understanding of cytokinesis by highlighting a previously uncharacterized process of MR maturation and by defining the importance and regulation of Citron Kinase during this process.

The discovery of the prokaryotic cytoskeleton has revolutionized our thinking about spatial organisation in prokaryotes. However, the roles different bacterial cytoskeletal proteins play in the localisations of diverse biomolecules are controversial. Bacterial chemotaxis depends on signalling through large protein clusters and each cell must inherit a cluster on cytokinesis. In Escherichia coli the membrane chemosensory clusters are polar and new static clusters form at pre-cytokinetic sites, ensuring positioning at new poles after cytokinesis and suggesting a role for the bacterial FtsZ and MreB cytoskeletons. Rhodobacter sphaeroides has both polar, membrane-associated and cytoplasmic, chromosome-associated chemosensory clusters. This study sought to investigate the roles of FtsZ and MreB in the partitioning of the two chemosensory clusters in R. sphaeroides. The relative positioning between the two chemosensory systems, FtsZ and MreB in R. sphaeroides cells during the cell cycle was monitored using fluorescence microscopy. FtsZ forms polar spots after cytokinesis, which redistribute to the midcell forming nodes from which gradients of FtsZ extend circumferentially to form the Z-ring. The proposed node-precursor model might represent a common mechanism for the formation of cytokinetic rings. The MreB cytoskeleton continuously reorganizes between patchy and filamentous structures, and colocalises with FtsZ at midcell. Membrane chemosensory proteins form individual dynamic unit-clusters with mature clusters containing about 1000 CheW₃ proteins. These unit-clusters diffuse randomly within the membrane but have a higher propensity for curved regions like cell poles. Membrane clusters do not colocalise with FtsZ and MreB and appear excluded from the Z-ring vicinity. The bipolar localisation of membrane clusters is established after cell division via random diffusion and polar trapping of clusters. The cytoplasmic chemosensory clusters colocalise with FtsZ at midcell in new-born cells. Before cytokinesis one cluster moves to a daughter cell, followed by the second moving to the other cell. FtsZ and MreB do not participate in the positioning of cytoplasmic clusters. Therefore the two homologous chemosensory clusters use different mechanisms to ensure partitioning, and neither system utilizes FtsZ or MreB for positioning.

Le trafic vésiculaire permet un échange coordonné de molécules entre les différents organites de la cellule et dépend largement des petites GTPases de la famille des Rabs dont le nombre varie entre 27 chez la Drosophile et 70 chez l’Homme. Un des prochains défis consiste donc à élucider les mécanismes cellulaires qui coordonnent l’activité de ces Rabs, laquelle garantit un transport vésiculaire ordonné au sein de la cellule. Les Rabs agissent comme des interrupteurs moléculaires grâce à leur capacité à cycler entre un état actif et inactif. L’activité des Rabs est contrôlée par des protéines régulatrices puis des effecteurs en aval coordonnent leurs différentes fonctions. La petite GTPase Rab11 est essentielle au développement de plusieurs organismes incluant la Drosophile, C. elegans et la souris puisqu’elle se retrouve au cœur de différentes voies de transport. D’ailleurs, le trafic de molécules dépendant de Rab11 est perturbé dans plusieurs pathologies. Malgré son rôle central dans le trafic vésiculaire, la régulation de Rab11 reste peu comprise in vivo. Cette thèse se penche sur les mécanismes moléculaires contrôlant les fonctions de Rab11 et de ses effecteurs lors de la migration cellulaire collective et lors de la cytocinèse. Nous avons identifié Evi5 comme un nouvel acteur clé de la migration cellulaire collective, et nous montrons qu’elle possède une activité Rab11-GAP essentielle pour maintenir les récepteurs de guidance actifs de façon polarisée au front de migration. Nous avons ensuite déterminé que Rab11 régule la communication cellulaire lors de la migration collective par l’entremise de son interaction avec la Moésine. Une question reste toutefois en suspens : sachant que Rab11 compte plus de 13 effecteurs, quels sont les mécanismes assurant la spécificité de l’interaction entre cette GTPase et un effecteur particulier? Une partie de la réponse provient peut-être de nos observations que les membres des Rab11-FIPs de classe I, une famille d’effecteurs de Rab11, interagissent avec les protéines d’échafaudage 14-3-3. Chez la Drosophile, Rip11 est le seul représentant des Rab11-FIPs de classe I et nous montrons que Rip11 aurait des fonctions inattendues durant la cytocinèse qui seraient coordonnées par 14-3-3. Nos recherches permettent de dresser un portrait plus authentique des mécanismes moléculaires régulant les différentes fonctions de Rab11 et de ses effecteurs in vivo. / Vesicle trafficking allows coordinated exchange of molecules between the cell organelles and depends largely on small GTPases of the Rab family which contains 27 members in Drosophila and 70 in Human. One challenge is to identify the cellular mechanisms which coordinate Rab activity to ensure ordered vesicle transport within the cell. Rab proteins act like molecular switch by cycling between an active and an inactive state. Rab activity is regulated by helper proteins, whereas downstream effector proteins coordinate the Rab functions. The small GTPase Rab11 is crucial for Drosophila, C. elegans and mouse development since Rab11 is at the heart of different transport routes. Thus, Rab11-dependent trafficking of molecules is perturbed in different pathologies. Despite its central role during vesicle trafficking, the regulation of Rab11 in vivo is poorly characterized. This thesis focus on the molecular mechanisms controlling the function of Rab11 and its effectors during collective cell migration and cytokinesis. We identify Evi5 as a novel key regulator of collective cell migration and we show that Evi5 has Rab11-GAP activity essential for maintaining active guidance receptors at the leading edge. We then show that Rab11 regulates cell communication during collective cell movement through its interaction with Moesin. A question still remained unanswered: knowing that Rab11 has more than 13 effectors, which mechanisms assure the specificity of interaction between this small GTPase and a particular effector? Part of the answer might come from our observation that class I Rab11-FIPs, known Rab11 effectors, are able to bind to the 14-3-3 scaffolding proteins. In Drosophila, Rip11 is the sole member of the class I Rab11-FIPs and we show that Rip11 has unexpected functions during cytokinesis which are coordinated by 14-3-3. Our research allows us to better understand the molecular mechanisms regulating Rab11 and its effectors in vivo.

Les tissus épithéliaux présentent deux caractéristiques majeures, ils sont robustes (rôle de barrière) mais également plastiques lors de la morphogénèse. L'homéostasie des tissus épithéliaux repose sur la régulation de la balance prolifération/mort cellulaire. Dans ma thèse, je décris tout d'abord, les mécanismes moléculaires permettant à la cellule épithéliale de se diviser tout en maintenant l'intégrité du tissu. J'ai ensuite altéré cette intégrité, en utilisant le système de génération de clônes mosaïques, afin de comprendre comment la cohésion du tissu est maintenue. Ce travail m'a alors permis de comprendre comment l'adhérence est modulée, puis restaurée, au cours de la division cellulaire. Ainsi, j'ai montré que l'intégrité des tissus est assurée par l'action concomitante des forces d'adhésion et des forces de tension. Enfin, mon travail apporte également des éléments clés pour l'étude de la perte d'adhérence des cellules tumorales responsable en partie, de la progression des tumeurs solides en métastases. / Tissue homeostasis relies on the tight regulation of cell proliferation and cell death. Epithelial tissues are robust tissues that support the structure of developing embryos and adult organs and are effective barriers that physically protect the organism against pathogens. In my thesis, I have first described the molecular mechanisms responsible for maintaining tissue integrity during epithelial cell division. I have then abrogated this integrity by inducing mosaic clones within tissues to understand how tissue cohesion is maintained. This work shows how the continuity of adhesive properties is ensured during cell division. It also reveals new key elements that result in loss of adhesion in tissues and thus may be responsible for the progession from solid cancer to metastasis.

Le cancer est une maladie multifactorielle dont la première étape est souvent une mutation. Il est envisageable de prévenir l'apparition de cette maladie en limitant l'apparition de mutations. Le benzo(a)pyrène et le 1-nitropyrène sont deux mutagènes et cancérogènes très répandus dans notre environnement. Ces deux composés entrainent une réponse inflammatoire chez l'homme qui à son tour induit un stress oxydant aboutissant à des mutations. L'objectif de cette étude est de rechercher l'activité antimutagène de sept plantes médicinales et de deux molécules naturelles anti-inflammatoires, avec un intérêt plus développé pour l'Harpagophytum procumbens (HP) et son principal iridoïde : l'harpagoside. Elle consiste également à vérifier si l'activité anti-inflammatoire peut être reliée à une activité antimutagène. L'activité antimutagène a été étudiée au niveau des mutations chromosomiques à l'aide du test des micronoyaux sur lymphocytes humains, et au niveau des mutations ponctuelles à l'aide du test d'Ames. Tous les extraits HP, à l'exception de l'extrait méthanolique, possèdent une activité antimutagène importante dans le test des micronoyaux, mais aucun dans le test d'Ames. Pour les six autres plantes anti-inflammatoires, plus de la moitié des extraits possèdent une activité antimutagène. Nous avons montré que l'activité antioxydante n'est pas ou peu impliquée dans l'activité antimutagène. Il est probable que d'autres mécanismes d'action soient impliqués tels que l'inhibition de l'inflammation (NF-ĸB). C'est la première fois que ce type d'études est réalisé sur des plantes possédant une activité anti-inflammatoire et plus particulièrement sur l' Harpagophytum procumbens. / Cancer is a multifactorial disease in which the first step is often a mutation in the genome. It is then possible to prevent the onset of the disease by limiting the occurrence of mutations. Benzo (a) pyrene (BaP) and 1-nitropyrene (1-NPY) are two widespread mutagens and carcinogens in our environment. These two compounds produce an inflammatory response in humans which in turn induces oxidative stress leading to gene mutations. The objective of this study was to investigate the antimutagenic activity of seven medicinal plants and two natural anti-inflammatory molecules, especially in Harpagophytum procumbens (HP) with its major iridoid: harpagoside. However, also to check whether the anti-inflammatory activity may be related to antimutagenic activity. The antimutagenic activity was investigated with chromosomal mutations using the in vitro cytokinesis-block micronucleus assay in primary cultures of human lymphocytes, and at the point mutations using the Ames test. All HP extracts, except for the methanol extract, showed a significant anti-mutagenic activity in the micronucleus test. No antimutagenic activity could be detected by the Ames assay. For the six other anti-inflammatory plants, more than half of the extracts possessed an antimutagenic activity. We have shown that the antioxidant property was not responsible for the antimutagenic activity. Thus, it is likely that other mechanisms of action are involved, such as anti-adduct mechanism, inhibition of metabolism or inhibition of inflammation (NF-ĸB). This is the first report of antimutagenic properties of anti-inflammatory plants and more particularly of the Harpagophytum procumbens.

Les phosphoinositides sont des molécules régulatrices présentes à l'interface membrane-cytosol, impliquées dans la transduction du signal, le trafic membranaire ainsi que l'organisation du cytosquelette. Ces lipides recrutent non seulement diverses protéines vers des compartiments spécifiques, mais régulent aussi leur activité enzymatique. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ils interagissent directement avec le domaine RhoGAP de la protéine Rgd1, identifiée comme un activateur commun aux GTPases Rho3 et Rho4. Ces 2 protéines, respectivement impliquées dans la croissance polarisée et la cytocinèse, voient leur activité GTPasique exacerbée en présence de Rgd1pet des PIPs. L'objectif de cette thèse était comprendre à l'échelle moléculaire le processus unique d'activation de RhoGAP par les PIPs. Pour ce faire, nous avons réalisé l'étude structurale de RhoGAP par cristallographie couplée à la RMN en solution. Nos résultats montrent que le domaine possède les éléments essentiels à l'activation des protéines Rho. L'interaction avec les PIPs a été suivie par RMN en présence de PI(4)P et de PI(4,5)P2, respectivement localisés dans les vésicules de sécrétion et à la membrane plasmique. Nos résultats révèlent un site de liaison commun aux PIPs dans une région non conservée chez les domaines RhoGAP. L'affinité des complexes, de l'ordre de la centaine de micromolaires suggèrent qu'in vivo l'interaction soit transitoire et réversible avec les PIPs. La sélectivité de l'interaction se ferait donc de façon spatio-temporelle, au niveau des vésicules de sécrétion pour la croissance polarisée et de la membrane plasmique pour la cytocinèse. / Phosphoinositides act as regulatory and signalling molecules at the membrane-cytosol interface in signal transduction, membrane traffic and cytoskeleton organization. These lipids recruit several proteins to specific compartments, but also regulate their activity. In the yeast Saccharomycescerevisiae, they directly bind the Rgd1-RhoGAP domain, that stimulates the GTPase activity of bothRho3p and Rho4p. The GTPase activity of these two Rho proteins, respectively involved in the polarized growth and cytokinesis of the yeast, is enhanced with the presence of Rgd1p and PIPs. The main objective of this thesis is to understand the PIP-RhoGAP interaction at the molecular level. In order to do that, we coupled X-ray structure determination to solution NMR spectroscopy on the isolated RhoGAP domain. Our results show that the domain contains the conserved elements that would usually confer the catalytic GTPase activation. We us e liquid-state NMR spectroscopy to follow the interaction with PI(4)P and PI(4,5)P2, respectively found in secretion vesicles and the plasma membrane. Our study reveals a common binding site for both PIPs in a non-conserved region in the RhoGAP domain family. We measured sub-millimolar binding affinity for PIPs. Such moderate binding affinities are consistent with the biological requirement for reversible complex formation. The selectivity of the interaction could be made in a spatio temporal way, on the secretion vesicles during polarized growth and at the plasma membrane during cytokinesis.

Die Zellteilung/Zytokinese ist ein grundlegender zellulärer Prozess und essentiell für das Wachstum von einzelligen und mehrzelligen Organismen. Reguliert wird dieser Prozess durch komplexe molekulare Mechanismen sowie einer Vielzahl von interaktiven Netzwerken. In Pilzen koordiniert eine Kinase-Kaskade, das Septierungs-Initiierungs Netzwerk (SIN) das Fortschreiten des Zellzyklus mit dem Beginn der Zellteilung und kontrolliert die Septenbildung. Fehlregulation des homologen Hippo Netzwerks in Tieren führt zu Gewebewucherungen und Tumorbildung, was die konservierte Bedeutung dieser Regulationsnetzwerke in verschiedenen Organismen unterstreicht. Obwohl die Septenbildung essentiell für das Wachstum und die Differenzierung von Schimmelpilzen ist, bleibt die Frage wie die Septierung reguliert wird und aus welchen Komponenten sich das SIN Netzwerk in filamentösen Pilzen zusammensetzt bisher noch unbeantwortet. Mit Hilfe von in silico Analysen konnten homologe Proteine für fast alle SIN Netzwerk Komponenten im Modellorganismus Neurospora crassa identifiziert werden. Die Analyse dieser vorhergesagten SIN Komponenten ermöglichte die Charakterisierung der SIN-Kinase-Kaskade, bestehend aus CDC-7, SID-1 und DBF-2 sowie den entsprechenden, regulatorischen Untereinheiten CDC-14 und MOB-1. Es konnte gezeigt werden, dass DBF-2 durch SID-1 am hydrophoben Motiv phosphoryliert und aktiviert wird und dass eine SID-1 abhängige Stimulation von DBF-2 durch Zugabe von CDC-7 weiter gesteigert wird. Diese Daten liefern den ersten biochemischen Nachweis für die schrittweise Aktivierung einer dreistufigen SIN-Kinase-Kaskade in Pilzen. Es wurde weiterhin gezeigt, dass die gesamte SIN Kaskade konstitutiv und Zellzyklus unabhängig an den Spindelpolkörpern akkumuliert und dass alle SIN Proteine an kontrahierenden Septen lokalisieren. Demzufolge ist im Gegensatz zu den einzelligen Pilzen die Lokalisation und Aktivität der SIN Komponenten in Synzytium-bildenden Ascomyzeten Zellzyklus unabhängig. Darüber hinaus deutet die Charakterisierung von DBF-2 Mutanten, in denen die beiden regulatorischen Aminosäuren (Ser499 and Thr671) mutiert sind, darauf hin, dass ein dynamischer Phosphorylierungs-/Dephosphorylierungszyklus des Ser499 entscheidend für die Aktivität und Funktion von DBF-2 in N. crassa ist. Diese Daten haben Einfluss auf das allgemeine Verständnis der Aktivierung von NDR Kinasen, denn bisher wurde für NDR Kinasen höherer Eukaryonten eine folgegebundene Phosphorylierung beider regulatorischer Reste angenommen. Der Ste20-verwandten Kinase MST-1 konnte eine Funktion als SIN-assoziierte Kinase, die parallel zu SID-1 agiert, zugeordnet werden. SID-1 und MST-1 werden auf entgegengesetzte Weise von der oberhalb agierenden SIN Kinase CDC-7 reguliert, was nahelegt, dass MST-1 für die Feinabstimmung des SIN erforderlich ist. Lifeact- und Formin-GFP Reporter Konstrukte zeigten, dass in der Δmst-1 Mutante abnormale, kortikale Actomyosin-Ringe gebildet werden, was eine Fehlpositionierung der Septen und die Bildung von unregelmäßigen Spiralen zur Folge hat. Diese Defekte entsprechen partiell jenen der MOR Mutanten. Diese Mutanten weisen ein defektes NDR Kinase Netzwerk auf, welches für das polare Wachstum verantwortlich ist (MOR). Es stellte sich heraus, dass MST-1 mit den zentralen MOR Kinasen POD-6 und COT-1 interagiert und sowohl die SIN Effektor Kinase DBF-2 als auch die MOR Effektor Kinase COT-1 aktiviert. Somit fungiert MST-1 als dual-spezifisches Enzym. Eine weitere Vernetzung beider Signalwege ist durch die Bildung von Heterodimeren gegeben. Die in dieser Studie identifizierten verschiedenen Ebenen der Vernetzung des SIN und MOR, sowie entsprechende Daten aus anderen Modellorganismen wie S. pombe und D. melanogaster, lassen vermuten, dass antagonistische Interaktionen zwischen homologen NDR Kinase Netzwerken ein genereller Mechanismus zur Koordination beider Signalwege darstellt und auch in höheren Organismen konserviert ist. Durch die Annotierung mehrerer Pilzgenome wurden zahlreiche Gene mit einer Homologie zu den S. cerevisiae BUD Genen auch in filamentösen Pilzen identifiziert. Epistatische und biochemische Analysen ergaben, dass das MOR Netzwerk als negativer Regulator der Septenbildung oberhalb des BUD komplex fungiert und dass COT-1 im Gegensatz zu DBF-2, die beiden Septierungsmarkerproteine BUD-3/BUD-4 phosphoryliert. Folglich könnte die Regulation von BUD-3 (und eventuell auch BUD-4) durch COT-1 ein Mechanismus des MOR Netzwerks sein, um die Septenbildung in N. crassa zu inhibieren.

Les cellules épithéliales forment un tissu de cellules étroitement juxtaposées qui assure une barrière physique et chimique entre les compartiments internes et externes du corps. L’intégrité de ces tissus est donc essentielle. Au cours du développement et de la vie adulte, le tissu doit grandir ou se régénérer, ce qui implique de nombreuses divisions cellulaires. La dernière étape de la division, la cytodiérèse, met en jeu la formation d’un anneau contractile qui, en se fermant, va séparer les cellules sœurs. Une fois complètement fermé, il donne naissance au midbody, juste sous le niveau des jonctions adhérentes, au sein des jonctions septées, chez la drosophile. L’ultime étape, l’abscission, permet la séparation physique définitive et l’isolation cytoplasmique des cellules sœurs. Si de nombreuses études ont décrit ces processus dans les cellules isolées, peu de choses sont connues quant à la cytodiérèse des cellules épithéliales. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence que malgré le recrutement de tous les effecteurs et régulateurs de l’abscission, celle-ci est retardée dans les cellules épithéliales. Des expériences de photo-conversion de KAEDE ont montré que l’abscission est liée à l’entrée en mitose des cellules épithéliales. La question de l’intégrité du tissu et notamment de la barrière de perméabilité a ensuite été investigué. Nous avons montré que les cellules voisines formaient des protrusions de membrane restant connectées au midbody tout au long de sa lente migration vers le pôle basal des cellules. Les expériences de FRAP menées sur les jonctions bicellulaires et tri-cellulaires des jonctions septées ont permis de montrer que celles-ci se formaient juste sous les jonctions adhérentes et toujours au-dessus du midbody, participant ainsi à la migration de ce dernier vers le pôle basal. Les contacts maintenus avec les voisines ainsi que l’assemblage polarisé des jonctions septées participent au maintien de l’intégrité du tissu au cours des divisions de cellules épithéliales. / Epithelial cells are closely juxtaposed to form a tissue playing a physical and chemical barrier between external and internal body compartments. Thus, tissue integrity is essential. During development and adult life, epithelia has to growth and regenerate meaning a lot of divisions. At the end of cell division, cytokinesis occurs, implying the formation of a contractile ring which contracts to separate daughter cells. In Drosophila, once totally closed, the contractile ring gives rise to the midbody, just below adherens junctions, in the septate junctions layer. Last step of cytokinesis, abscission, permits the final cut and the cytoplasmic isolation of daughter cells. If cytokinesis is well described in isolated cells, little is known about epithelial cells cytokinesis. This work shows that whereas all abscission regulators and effectors are recruited, abscission is delayed in epithelial cells. KAEDE photo-conversion assays show that abscission is linked to epithelial cells mitosis entry. Then we investigate how permeability barrier is maintained during cell division. We show that neighboring cells present finger-like protrusions contacting the midbody all along the midbody is moving basally across septate junctions. FRAP experiments on bicellular and tricellular septate junctions show that they form just below adherens junctions and always above the midbody, leading to its basal migration. Contacts maintained with neighbors and polarized assembly of septate junctions participate to the maintenance of tissue integrity throughout epithelial cells divisions.

Le VIH-1, ou Virus de l’ImmunoDéficience Humain de type I, est un pathogène intracellulaire dont le cycle de réplication dépend entièrement des machineries cellulaires. Des interactions entre les protéines virales et cellulaires sont donc essentielles pour l’achèvement de chaque étape du cycle de multiplication du VIH-1. Comprendre comment le virus VIH-1 détourne la machinerie cellulaire à son profit est un élément clé pour le combattre. L’objectif de mon travail de thèse était d’explorer le rôle de la protéine Bécline-1 dans la formation et la libération des particules virales. Cette protéine, composant du complexe phosphatydylinositol-3-Phosphate-kinase III (PI3K-III), est impliquée dans l’autophagie, le trafic intracellulaire et la cytocinèse.Au cours de ma thèse, nous avons développé les outils d’ARN interférence afin de décrypter le rôle de Bécline-1 dans le cycle réplicatif du VIH-1. De manière très intéressante, nous avons mis au jour un nouveau rôle de Bécline-1 lors des étapes précoces de la mitose, jamais décrit, ni publié à ce jour. Un mauvais déroulement de la mitose induit de l’instabilité génomique pouvant conduire à la mort cellulaire ou à une transformation maligne. Au cours de cette thèse, nous avons établi que l’extinction de Bécline-1 induit un défaut d’attachement des chromosomes, via leurs kinétochores, aux microtubules, conduisant à un blocage des cellules en prométaphase. Cette extinction provoque un défaut d’organisation du kinétochore en diminuant le recrutement des protéines CENP-E, CENP-F et ZW10 au niveau de cette structure protéique. Nous avons également montré une interaction directe entre Bécline-1 et Zwint-1, une protéine du kinétochore, jouant un rôle essentiel pour l’accrochage des microtubules aux kinétochores. Enfin, nous avons montré que ce nouveau rôle de Bécline-1 dans l’alignement des chromosomes en mitose est indépendant de son association avec ses partenaires du complexe PI3K-III et de son rôle dans l’autophagie.Le second volet de ma thèse a porté sur l’étude du rôle de Bécline-1 au cours du cycle réplicatif du virus. Nos résultats montrent que cette protéine est nécessaire à l’établissement des phases tardives du cycle viral. Nos expériences de production virale montrent que l’extinction de Bécline-1 provoque une forte accumulation des sous-produits de la protéine Gag du virus dans les cellules, et réduit la libération des particules virales dans le milieu extracellulaire. Par immunofluorescence, nous observons que des composants viraux s’accumulent massivement à la membrane sous l’effet de l’extinction de Bécline-1 dans les cellules. Par ailleurs, ces résultats sont dépendants de l’expression du facteur de restriction BST2 dans la cellule. Ces derniers résultats ouvrent d’importantes perspectives quant au rôle de Bécline-1 et du PI3K-III sur le cycle de réplication du VIH-1.L’ensemble de ces travaux démontre l'importance de la protéine Beclin-1, pour le maintien de l'intégrité du génome pendant la mitose et pour le cycle de réplication du VIH 1. / HIV-1, or Human Immunodeficiency Virus type 1, is an intracellular pathogen whose replication cycle entirely depends on cellular machineries. Interactions between the viral and cellular proteins are therefore essential to the completion of each step of HIV-1's multiplication cycle. Understanding how the HIV-1 virus uses the cellular machinery to its own benefit is a key element to combat it. The objective of my thesis work was to explore the role of the Beclin-1 protein in the formation and the release of viral particles. This protein, a component of the phosphatydylinositol-3-Phosphate-kinase III (PI3K-III) complex, is involved in autophagy, intracellular trafficking and cytokinesis. Throughout my thesis researches, we have developed the RNA interference tools in order to decipher the role of Beclin-1 in HIV-1's replicative cycle. Very interestingly, we have found out a new role of Beclin-1 in the early stages of mitosis which had never been described nor published before. A bad execution of mitosis induces genomic instability which can lead to cell death or malignant transformation. During this thesis work, we have demonstrated that the extinction of Beclin-1 causes a defect in the attachment of chromosomes to microtubules through their kinetochores, leading to the locking of cells in prometaphase. This extinction provokes a defect in the organization of the kinetochore by diminishing the recruitment of the CENP-E, CENP-F and ZW10 proteins at the level of this protein structure. We have also found out that there is a direct interaction between Beclin-1 and Zwint-1, a protein of the kinetochore that plays an essential role in the attachment of the kinetochores to the microtubules. Finally, we have demonstrated that this new role of Beclin-1 in the alignment of the chromosomes during mitosis is independent of both its association with its partners from the PI3K-III complex and its role in autophagy. The second strand of my thesis dealt with the role of Beclin-1 in the virus replicative cycle. Our results show that this protein is essential to the setting up of the late phases of the viral cycle. Our experiments of viral production have shown that the extinction of Beclin-1 causes a high accumulation of the by-products of the virus' Gag protein in the cells, and reduces the release of viral particles in the extracellular medium. By immunofluorescence, we detected a massive accumulation of viral components on the membrane as a result of the extinction of Beclin-1 in the cells. Besides, these results depend on the expression of the BST2 restriction factor in the cell. These latter results open up significant prospects regarding the role of Beclin-1 and that of the PI3K-III complex in HIV-1's replication cycle. All these researches demonstrate the importance of the Beclin-1 protein in two mechanisms that allow the maintenance of genomic integrity during mitosis and the HIV-1 replication cycle.

Au sein d'un organisme les cellules se divisent et assurent la croissance, la différentiation et l'homéostasie des tissus. Des travaux récents proposent qu'elles communiquent activement entre voisines au sein des organes solides pour coordonner leur propre division et la préservation de l'intégrité tissulaire. Nous proposons que la signalisation Eph-éphrine, acteur de la communication cellulaire locale, participe à cette coordination entre division cellulaire et cohésion du tissu. Au cours de ma thèse, j'ai démontré dans plusieurs modèles cellulaires que la signalisation Eph-éphrine contrôle la division cellulaire et peut induire des retards dans l'abscission et de la polyploïdie. J'ai prouvé par vidéomicrosocpie que ces défauts d'abscission dépendent du domaine catalytique du récepteur EphB2 et de l'activation de la protéine tyrosine kinase relais c-Src. En cascade, c-Src phosphoryle un régulateur clé de la stabilité du pont intercellulaire, la protéine citron kinase (CitK). J'ai également observé que CitK était anormalement localisé durant la cytocinése en aval de la voie Eph. Par des essais kinase in vitro, j'ai exclu une phosphorylation directe de CitK par le récepteur Eph et identifié c-Src comme capable de phosphoryler directement CitK. J'ai identifié les résidus tyrosines de CitK phosphorylés par c-Src, mutés deux d'entre eux et à l'aide d'analyses de sauvetage phénotypique, démontré que ces résidus étaient nécessaires et suffisants pour induire des défauts d'abscission. J'ai ensuite validé in vivo ce rôle original de la voie Eph-éphrine, dans le contexte du développement neuronal chez la souris. Plusieurs membres de la famille des Eph-éphrines sont exprimés dans les progéniteurs neuraux à l'origine des neurones corticaux et des auteurs ont montrés que CitK contrôle la cytocinèse de ces cellules. En utilisant un système Cre-lox, j'ai spécifiquement éteint la signalisation Eph dans ces progéniteurs et observé une modification de la ploïdie neuronale dans ces animaux. J'ai également observé dans les progéniteurs neuraux une co-localisation physiologique de résidus tyrosines phosphorylés et de la protéine CitK, qui adopte un enrichissement apical caractéristique. Ces résultats suggèrent notamment que la signalisation Eph-éphrine pourrait contrôler l'abscission des progéniteurs neuraux via la phosphorylation de CitK. La cytocinèse est aujourd'hui décrite comme un processus cellulaire autonome orchestré par la machinerie intracellulaire. Les résultats obtenus durant mon doctorat suggèrent que la cytocinèse est également régulée par l'environnement local de la cellule comme j'en ai fait la démonstration avec la signalisation Eph-éphrine. D'autre part, mes travaux suggèrent que la phosphorylation de CitK sert d'interrupteur moléculaire durant la progression à travers la division cellulaire et le contrôle de la ploïdie des neurones. / Cells within an organism successfully divide to ensure growth, differentiation and homeostasie. Recent work suggests that dividing cells actively communicate with neighbours thus spatially and temporally coordinating cell division while maintaining tissue cohesiveness. We hypothesized that Eph-ephrin signalling, a local cell-cell signalling pathway, could participate in coordinating cell division within a tissue. Using vertebrate and invertebrate cell culture models I showed that Eph-signalling controls cell division and induces delay in the abscission of nascent daughter cells as well as polyploidy. Using time-lapse imaging I proved that the Eph-mediated abscission failure depends on the catalytic activity of the receptor via the non receptor tyrosine kinase relay molecule c-Src. Downstream of Eph signalling c-Src phosphorylates the protein citron kinase (CitK) a well known regulator of intercellular bridge stability. I also observed that CitK was abnormally localized during cytokinesis when Eph signalling was active. Further, using in vitro kinase assays, I demonstrated that Eph does not directly phosphorylate CitK but that c-Src could do so. In addition, using Mass Spectrometry I mapped all tyrosine residues directly phosphorylated by c-Src. I mutated two of them located in the Rho binding domain of CitK and demonstrated that phosphorylation of those residues are necessary and sufficient to induce cytokinesis failure. I validated in vivo this novel role of Eph-ephrin signalling in a physiological context in the developing mouse neocortex. Members of the Eph/ephrin family are expressed in neural progenitors that give rise to neurons of the cortex upon neurogenic division. Importantly, CitK has been shown by others to control cytokinesis of these progenitor cells. Using the Cre-lox system, I specifically turned off Eph forward signalling in neural progenitor cells and observed an alteration of neuronal ploidy in these mutant animals. Further, I also observed that CitK which adopts a particular apical localisation in neural progenitors physiologically co-localized with phosphorylated tyrosine residues. Altogether, these results suggest that Eph-ephrin signalling controls abscission of neural progenitors by promoting phosphorylation of CitK. The textbook view of cytokinesis is that it is a cell autonomous event orchestrated by the intracellular machinery. Data obtained during my PhD suggest that cytokinesis is also regulated by local environment, here Eph/ephrin signalling, and that phosphorylation of CitK may represent a molecular switch in the normal progression of cell division and in the control of neuronal ploidy.