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

L'organisation et la dynamique du cytosquelette d'actine sont finement régulées par une multitude de "actin-binding proteins" (ABPs). Parmi ces dernières, les ADFs (actin-depolymerizing factors) jouent un rôle majeur dans le turnover des filaments d'actine en induisant leur découpage et en facilitant leur dépolymérisation. Arabidopsis thaliana possède 11 protéines ADFs fonctionnelles qui peuvent être classées en 4 sous-classes sur la base de leur profil d'expression et liens phylogénétiques. Nous démontrons que l’ADF5 et l’ADF9 de la sous-classe III sont des ADFs atypiques puisqu’elles n’induisent pas la dépolymérisation des filaments d’actine. Au contraire, elles montrent une forte capacité à stabiliser et ponter les filaments d’actine en longs câbles in vitro ainsi que in vivo. Nous décrivons la caractérisation d’un nouveau mutant knockout d’Arabidopsis. Les données suggèrent un rôle d’ADF9 dans l’élongation cellulaire. Ainsi, l’hypocotyle est significativement plus long dans les mutants adf9 que dans les plantules sauvages, et ce phénotype est amplifié par des conditions de croissance à l’obscurité dans lesquelles le gène ADF9 est normalement préférentiellement exprimé. L’analyse des cellules épidermiques d’hypocotyle indique que ce phénotype est essentiellement dut à une augmentation de l’élongation cellulaire. De manière surprenante, les plantules mutantes adf9 présentent également des racines plus courtes que les contrôles, suggérant un lien complexe entre l’organisation du cytosquelette d’actine et l’élongation cellulaire. Finalement, la capacité réduite du cal issue des plantules adf9 à proliférer suggère également un rôle d’ADF9 dans la division cellulaire. / Actin cytoskeleton organization and dynamics are tightly regulated by many actin-binding proteins (ABPs). Among ABPs, the actin-depolymerizing factors (ADFs) play a major role in actin filament turnover by promoting actin filament severing and facilitating pointed end depolymerization. Arabidopsis thaliana has 11 functional proteins that can be classified into four subclasses according to their expression profile and phylogenetic relationships. We provide evidence that subclass III ADF5 and ADF9 are unconventional ADFs since they do not display typical actin filament depolymerizing activities. Instead, they exhibit opposite activities with a surprisingly high ability to stabilize and crosslink actin filaments into long and thick actin bundles both in vitro and in live cells. Competition experiments with ADF1 support that ADF9 antagonizes the depolymerizing activity of conventional ADFs. We report the characterization of a not yet described knockout Arabidopsis mutant. Data strongly suggests a role for ADF9 in cell elongation. Indeed, hypocotyls are significantly longer in adf9 mutant than in wild- type seedlings, and this phenotype is enhanced in dark growth conditions in which the ADF9 gene is normally preferentially expressed. The analysis of hypocotyl epidermal cells indicates that this phenotype is essentially due to an increase of cell expansion. Surprisingly, adf9 seedlings exhibit shorter roots than control plants, suggesting a complex link between actin cytoskeleton organization and cell elongation. Finally, the reduced ability of adf9- derived calli to proliferate supports a role for ADF9 in cell division as well.

La survie des cellules T naïves est essentielle au bon fonctionnement du système immunitaire à long terme. Les rats BBDP (Bio-breeding Diabetes prone) sont caractérisés par une haute prédisposition au développement du diabète ainsi que par une diminution significative du nombre de cellules T naïves. Ces rats comportent une mutation de type décalage de lecture dans le gène codant pour «GTPase Immunity-Associated Protein 5» (Gimap5) ce qui entraine l’apoptose des lymphocytes T. Le mécanisme par lequel la déficience de la protéine GIMAP5 conduit les cellules T à la mort est actuellement méconnu. GIMAP5 a également été associée à différentes maladies auto-immunes, ce qui suggère son influence dans l'homéostasie des lymphocytes T. Des résultats antérieurs de notre groupe de recherche ont montré que l'absence de GIMAP5 entraîne une diminution du flux de Ca2+ ainsi qu’une réduction de la capacité mitochondriale à emmagasiner du Ca2+ suite à la stimulation du TCR. Cependant, GIMAP5 n'est pas une protéine mitochondriale. Afin de mieux comprendre le rôle de GIMAP5 dans la biologie des cellules T, au cours de mes études doctorales, je me suis concentré sur la localisation cellulaire de la protéine ainsi que sur son rôle dans l'homéostasie du Ca2+. Comme modèle d’étude, j'ai établi des lignées cellulaires HEK293T stables pour l’expression de GIMAP5, ainsi que pour différents mutants et variantes de la protéine. Ceci m’a permis d’élucider l'importance du domaine transmembranaire (TM) pour la localisation et le rôle physiologique de GIMAP5 ainsi que la différence entre les deux variantes de cette protéine. Mes résultats ont permis de montrer que l'expression de Gimap5 ne semble pas être nécessaire après l’activation des lymphocytes T. En parallèle, j'ai confirmé nos observations antérieures qui démontrent l’influence de GIMAP5 dans l'homéostasie du Ca2+ et sa colocalization avec les microtubules. En outre, j'ai montré que GIMAP5 se trouve dans des structures de type vésiculaire, particulièrement dans la membrane lysosomale où son domaine TM est essentiel à son bon fonctionnement et localisation. Mes résultats suggèrent que les mitochondries exhibent un défaut dans leur capacité à emmagasiner du Ca2+ au niveau basal, ainsi que suite à l’activation du TCR. Enfin, j'ai démontré pour la première fois, que l'influence de GIMAP5 sur le stockage de Ca2+ lysosomal peut avoir un impact sur la survie des lymphocytes T. D’après ces observations, une des fonctions probables de GIMAP5 serait d’empêcher la fermeture prématurée des canaux de relâche calcique. Finalement, GIMAP5 pourrait être engagé dans des mécanismes visant à prolonger et raffiner la signalisation du Ca2+ dans les cellules T. Bref, la régulation du Ca2+ lysosomal médié par GIMAP5 est essentielle à la survie de cellules T naïves. / Abstract: Healthy and long-term survival of naïve T cells is essential for proper functioning of the immune system. In bio-breeding diabetes prone (BBDP) rats, there is a critical decrease in the number of naïve T cells. In these rats, a recessive frameshift mutation in the GTPase of Immune-Associated Protein 5 (Gimap5) gene induces lymphocytes to undergo spontaneous apoptosis. The death of T cells driven by a deficiency of the GIMAP5 is currently not fully understood. Interestingly, different autoimmune diseases have shown an association with perturbations in the Gimap5 gene, which further suggests its influence in basal lymphocyte homeostasis. Previous findings by our group have shown that the absence of GIMAP5 results in a decrease calcium flux following TCR stimulation and an impaired capacity of the mitochondria to buffer calcium entry. However, GIMAP5 is not a mitochondrial protein. During my Ph.D. studies, I focused on clarifying the cellular localization of GIMAP5 as well as its function in Ca2+ homeostasis in order to further understand its role in T cell biology. As a model, I established HEK293T cells stable for the expression of the different mutants and variants of the GIMAP5 protein. Where I uncovered the importance of the transmembrane domain (TM) for GIMAP5 localization and physiological role, as well as the differences between the two variants of GIMAP5. The results obtained show that the expression of Gimap5 is no longer needed after T cells activation. Moreover, our previous observations were confirmed and expanded upon regarding GIMAP5’s influence on Ca2+ homeostasis and colocalization with the cytoskeleton. It was also shown that GIMAP5 localizes to vesicular-like structures, particularly to the lysosomal membrane, where its TM domain is critical for proper functioning and localization. My results suggest that the mitochondria might be impaired to uptake as well as retain Ca2+ at their full capacity in the absence of GIMAP5. Finally, I observed for the first time that GIMAP5’s influence on lysosomal Ca2+ storage could impact lymphocyte survival. These results suggest that GIMAP5 may work as a backup mechanism to prevent premature closure of Ca2+ channels and Ca2+ influx or as a mechanism to prolong and refine Ca2+ signaling in T cells.

L’objectif repose sur l’élaboration de vecteurs d’ADN fonctionnalisés par des séquences peptidiques, DLC8-AS, ciblant les chaînes légères LC8 de la dynéine cytoplasmique, pour obtenir un transport actif jusqu’au noyau le long des microtubules (MTs). Des travaux précédents, menés sur des fluosphères fonctionnalisées par des DLC8-AS, ont montré une efficacité remarquable à condition de travailler avec de hauts taux de ligands. De tels niveaux de ligands ne sont pas transposables à des nanoparticules (NPs) d’ADN car ils affectent grandement leur stabilité colloïdale. Pour compenser cela, nous avons développé dans cette thèse, des NPs d’ADN faiblement fonctionnalisées (2-10 mol %) portant des dimères de DLC8-AS afin de bénéficier d'un effet dimérique vis-à-vis de la dynéine qui augmente l'affinité. Parmi les systèmes testés, 2 ont montré un gain lié à l’effet dimérique des DLC8-AS. Le 1er est basé sur un amphiphile cationique dimérisable de la cystéine, utilisé avec son homologue pegylé portant un motif DLC8-AS, pour produire, via l’oligomérisation des thiols, une population monodisperse de petites NPs d’ADN décorées (~60 nm). Les expériences menées sur cellules HeLa ont montré que les NPs décorées par les dimères de DLC8-AS avaient des efficacités de transfection améliorées (~250 fois) grâce à un mécanisme dépendant du système dynéine/MTs. Dans l’autre système, la surface de polyplexes de PEI a été décorée avec des amphiphiles octaarginine mono- ou bis-DLC8-AS. De façon remarquable, l’efficacité de transfection des polyplexes portant les ligands dimériques a été améliorée d’un facteur 50 par rapport au JetPEI standard. Ici encore, le mécanisme dépend des MTs. / The aim consists in engineering DNA carriers functionalized by peptide sequences, DLC8-AS, targeting the LC8 light chains of cytoplasmic dynein, to promote active transport towards the nucleus along the microtubules (MTs).Dépôt de thèseDonnées complémentairesPrevious works based on polystyrene fluospheres functionalized with DLC8-AS, showed a noteworthy transfection enhancement but as a cost of high levels of ligands. Such levels of functionalization are unsuitable for maintaining sufficient colloidal stability of DNA nanoparticles (NPs). In order to compensate for this, we developed in this thesis weakly functionalized DNA NPs (2-10 mol %) bearing dimers of DLC8-AS to benefit from a dimeric effect toward the dynein which increase the affinity. Among our designed systems, two revealed the benefit from taking advantage from the dimeric effect of DLC8-AS. The 1st one relies on a cationic and dimerizable cysteine based amphiphile, which was used with its dimerizable pegylated homologue containing DLC8-AS, to produce, through a thiol-disulfide oligomerisation process, a monodisperse population of small sized functionalized DNA NPs (~60 nm). Experiments carried out onto HeLa cells, showed that DNA NPs functionalized with DLC8-AS dimers exhibited enhanced transfection properties (~250 times) through a dynein/MTs dependant mechanism. The second consists in functionalizing the surface of PEI polyplexes with octaarginine amphiphiles carrying a mono- or bis-DLC8-AS. Remarkably, the transfection efficiency of polyplexes bearing the dimeric ligands was increased by a 50 times factor compared to the JetPEI golden standard. Here too, the mechanism strongly depends on MTs.

Cellular Inhibitor of Apoptosis Protein 1 (cIAP1) de la famille des IAP (Inhibitor of ApoptosisProtein) est un oncogène à activité E3-ubiquitine ligase. Notre équipe s’intéresse aux processus de différenciation des cellules hématopoïétique. cIAP1 est localisée dans le noyau des précurseurs hématopoïétiques exprimant le marqueur CD34. Lors de leur différenciationnotamment en macrophages ou en cellules dendritiques, cIAP1 est exclue du noyau. L’objectif de ma thèse a été de caractériser de nouvelles fonctions nucléaires et cytoplasmiques de cIAP1. Mes résultats ont contribués à mettre en évidence une fonction nucléaire de cIAP1 dans la régulation du cycle cellulaire via le contrôle du facteur de transcription E2F1. Dans le cytoplasme, cIAP1 est un régulateur de l’activation de la signalisation NF-kB et TNF-α. cIAP1 est un déterminant de la réponse des cellules au TNF-a, favorisant l’activation de NF-kB aux dépens de la mort cellulaire. Le TNF-α est aussi capable de moduler le cytosquelette d’actine et les propriétés morphologiques et migratoires des cellules. Dans les fibroblastes, il induit la formation de fines protrusions membranaires riches en actine appelées filipodes. Mes travaux ont montrés que cIAP1, associée à son partenaire historique TRAF2, régule la formation de ces filipodes. Elle est capable d’interagirdirectement avec la RhoGTPase Cdc42 et de contrôler son activation après un traitement par le TNF- α, mais aussi EGF. De plus, cIAP1 régule aussi la polarisation de l’appareil de Golgi, une fonction spécifiquement attribuée à Cdc42. Cette nouvelle fonction de cIAP1 dans le contrôle de Cdc42 pourrait contribuer aux propriétés oncogéniques de cIAP1 / Cellular Inhibitor of Apoptosis Protein 1 (cIAP1), a IAP family member (Inhibitor of ApoptosisProtein) is an E3 ubiquitin ligase which displays oncogenic properties. The research project of our team is focused on hematopoietic differentiation. cIAP1 is localized in the nucleus of hematopoietic precursors CD34+, and is excluded to the cytoplasm along macrophage and dendritic cell differentiation. The aim of my thesis was to characterize new nuclear and cytoplasmic fonctions of cIAP1. I have contributed to identify a nuclear function of cIAP1 in the regulation of cell cycle through a control of E2F1 transcription factor. In the cytoplasm, cIAP1 is a well-known modulator of NF-kB and TNF-α signaling pathway. It can determine the response of cells to TNF-α, through stimuling the canonical activation of NF-kB and inhibiting cell death. TNF-α can also promote cytoskeleton remodeling which determine morphogenetic properties including morphology or motility. My results suggest a role for cIAP1, when associated its partner TRAF2, in the control of actin rich protrusions called filipodia upon TNF-α stimulation. cIAP1 can interact and control Cdc42 activation, a member of Rho GTPases protein family. cIAP1/TRAF2 appears to control other process controlled by Cdc42 including, filipodia formation in response to EGF, or Golgi polarization. This function of cIAP1 in the control of Cdc42 could contribute to cIAP1 oncogenic properties

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

Les maladies inflammatoires de l’intestin (MIIs) comprennent la colite ulcéreuse (CU) et la maladie de Crohn (MC). Elles résultent en l’inflammation chronique du tractus gastro-intestinal. Des études d’association pan-génomiques ont associé le locus 14q31, incluant les gènes galactosylceramidase (GALC) et G protein-coupled receptor 65 (GPR65), à ces pathologies. Nous avons déterminé que le variant le plus associé aux MIIs de cette région (rs8005161; p=2,35x10-14) est parfaitement corrélé (r2=1) à un variant codant dans le gène GPR65 (rs3742704: Ile231Leu). GPR65 code pour un récepteur couplé à des protéines G (RCPG) senseur de pH. Nous avons observé que GPR65 est exprimé dans les tissus lymphoïdes et mucoïdes en plus des lignées cellulaires immunitaires et des cellules immunes primaires humaines. Son expression augmente significativement dans les biopsies inflammées de patients atteints de la CU comparativement à des biopsies non-inflammées ou à des biopsies d’individus sains. GPR65, lorsqu’activée par un pH acide, stimule l’accumulation d’AMPc, la formation de fibres de stress et l’activation de la voie RhoA. GPR65 semble donc être un bon candidat pour l’étude de l’étiologie des MIIs. Nos objectifs étaient donc de définir les voies découlant de l’activation de GPR65 et d’évaluer l’impact de GPR65*231Leu sur ces voies. Nous avons utilisé des HEK293 exprimant de façon stable l’une ou l’autre des deux allèles de GPR65 et déficientes pour Gαs/olf, Gαq/11 ou Gα12/13 puisqu’il est connu que Gαs/olf activent l’adénylate cyclase, Gαq/11 mènent au relâchement de Ca2+ intracellulaire et peuvent activer certaines isoformes de l’adénylate cyclase et Gα12/13 régulent le remodelage du cytosquelette d’actine. Nous avons démontré que l’accumulation d’AMPc dépendante de l’activation de GPR65 par un pH acide est causée, au moins en partie, aux voies Gαs/olf et peu ou pas aux voies Gαq/11. Il ne semble pas y avoir un effet du variant GPR65*231Leu sur ces voies. Cependant, nous avons observé que le variant GPR65*231Leu réduit la formation de fibres de stress et inhibe l’accumulation d’actine filamenteuse (F-actine) dépendantes de l’activation de GPR65 par un pH acide. Des données préliminaires nous montrent que la formation de fibres de stress est causée, au moins en partie, aux voies G12/13. En conclusion, nous avons démontré que GPR65 active les voies Gαs/olf et Gα12/13 et que le variant codant associé aux MIIs altère le remodelage de l’actine. GPR65 pourrait donc potentiellement avoir un rôle dans la pathologie des MIIs. / Inflammatory bowel diseases, mainly comprising of ulcerative colitis (UC) and Crohn’s disease (CD), result in the chronic inflammation of the gastrointestinal tract. Genome-wide association studies have associated the 14q31 locus, including the genes galactosylceramidase (GALC) and G protein-coupled receptor 65 (GPR65), to those phenotypes. The most associated variant in this region for IBD (rs8005161; p=2,35x10-14) is correlated (r2=1) to a missense coding variant of GPR65 (rs3742704: Ile231Leu). GPR65 encodes a pH-sensing G protein-coupled receptor (GPCR). We observed that GPR65 is expressed in lymphoid and mucosal tissues as well as in immune cell lines and human primary immune cells. We also found that its expression is significantly increased in inflamed biopsies from UC patients compared to non-inflamed biopsies and biopsies from healthy controls. Upon activation by low pH, GPR65 stimulates accumulation of cAMP, formation of stress fibers and activation of the RhoA pathway. Thus GPR65 is a good candidate causal gene for the IBD pathology. Our objective, therefore, was to define pathways downstream of activation of GPR65 and to evaluate the impact GPR65*231Leu on these pathways. We used HEK 293 cells stably expressing one or the other allele of GPR65 and deficient for either Gαs/olf, Gαq/11 or Gα12/13 as it is known that Gαs/olf activates adenylyl cyclase, Gαq/11 leads to the release of intracellular Ca2+, which can also activate certain isoforms of adenylyl cyclase, and that Gα12/13 regulates actin cytoskeletal remodeling. We demonstrated that cAMP accumulation upon activation of GPR65 is, at least partly, due to the Gαs/olf pathway and only slightly or not at all to the Gαq/11 pathway. The coding variant, however, does not appear to have an effect on that pathway. In contrast, we observed that GPR65*231Leu variant reduces the GPR65-dependent stress fiber formation and inhibits the increase of filamentous actin (F-actin) content versus free globular-actin (G-actin) upon activation by low pH. Also, preliminary data showed that the stress fiber formation in HEK293 cells is due to the G12/13 pathways. In conclusion, we demonstrate that GPR65 activates both Gαs and Gα12/13, the coding variant alters the actin remodeling pathway and that GPR65 potentially has a causal role in IBD.

La toxine thermostable d’E.coli (STb) est une cause de diarrhée chez l’homme et l’animal. STb se lie au sulfatide, son récepteur, puis s’internalise. Dans le cytoplasme, par une cascade d’événements, STb déclenche l’ouverture des canaux ioniques permettant la sécrétion des ions et la perte d’eau menant à la diarrhée. Les jonctions serrées forment une barrière physique intercellulaire dans les cellules épithéliales intestinales, contrôlant ainsi le flux paracellulaire des ions et de l’eau. Les jonctions serrées sont affectées par divers pathogènes et par leurs toxines. À ce jour, l’effet de STb sur les jonctions serrées n’a pas été étudié. L’étude entreprise visait à explorer l’effet de STb sur les jonctions serrées et la barrière épithéliale des cellules intestinales. Des cellules épithéliales intestinales du colon humain (T84) ont été traitées pendant 24h soit avec la toxine STb purifiée soit avec une souche d’E.coli exprimant STb. La résistance transépithéliale (TER), le flux de marqueurs paracellulaires et la microscopie confocale ont été utilisés pour analyser les effets de STb sur les jonctions serrées. Les monocouches traitées par la souche E.coli exprimant STb et la toxine STb purifiée ont manifesté une forte réduction de TER (p<0.0001) parallèlement à une augmentation significative de la perméabilité paracellulaire à l’Albumine de Sérum Bovin marqué avec l’IsoThioCyanate Fluoroscéine, BSA-FITC (p<0.0001) comparativement aux cellules non traitées et aux cellules traitées par une souche d’E.coli commensale non-toxinogène. L’augmentation de la perméabilité paracellulaire induite par STb a été associée à une dissolution générale et une condensation des fibres de stress centrales des filaments d’actine. Le réarrangement des filaments d’actine a été accompagné par une redistribution et une fragmentation des protéines des jonctions serrées dont l’occludine, la claudine-1 et la Zonula Occludens-1. Les mêmes modifications on été observées après l’intoxication des cellules T84 avec un octapeptide synthétique retrouvé dans la séquence de STb correspondant à une séquence consensus de la toxine ZOT de Vibrio cholerae, impliquée dans la réorganisation des jonctions serrées. Cet effet n’a pas été observé lorsque les cellules ont été traitées avec un octapeptide synthétique comportant les mêmes acides aminés mais distribués de façon aléatoire ou avec la toxine mutée (D30V). Nos résultats montrent pour la première fois que STb induit le dysfonctionnement de la barrière épithéliale intestinale en modifiant la distribution des protéines des jonctions serrées. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour la compréhension de la pathogenèse de diarrhée causée par la toxine STb. / Escherichia coli heat-stable toxin (STb) causes diarrhea in Man and animals. STb binds to sulfatide, its receptor, followed by its internalization. Inside the cytoplasm, through a cascade of events, STb triggers the opening of ion channels allowing ion secretion and water loss leading to diarrhea. Tight junctions (TJs) are well known for controlling paracellular traffic of ions and water by forming a physical intercellular barrier in epithelial cells. Some bacterial toxinz are known to affect adversibly TJs. To date, the impact of STb on TJs has not been investigated. The present study aimed to explore the effect of STb on TJs and the barrier function in intestinal epithelial cells. Human colon intestinal epithelial cells (T84) were treated for 24h with either purified STb toxin or an E. coli strains expressing STb. TransEpithelial Resistance (TER), paracellular flux marker and confocal microscopy were used to analyze the effect of STb toxin on TJs. An E. coli strains expressing STb as well as purified STb caused a significant reduction of TER (p<0.0001) parallely to an increase in paracellular permeability to BSA-FITC (p<0.0001) compared to untreated cells or a commensal non toxinogenic E.coli strain. The increased paracellular permeability induced by STb was associated with a marked general dissolution and condensation of central F-actin stress fibers. F-actin disorganisation was accompanied by redistribution and fragmentation of occludin, claudin-1 and ZO-1 (Zonula Occludens-1) proteins. These changes were also observed following intoxication of T84 cells with an 8 amino acids peptide found in the STb sequence corresponding to a consensus sequence of Vibrio cholerae Zot toxin, shown to be involved in TJs disassembly. This effect was not observed with the scramble peptide and D30V mutant. Our findings suggest that STb induces epithelial barrier dysfunction by changes in tight junction proteins that could contribute to the observed diarrhea. These results provide new insight into the diarrhea pathogenesis caused by STb.

Les encéphalopathies épileptogènes sont des maladies graves de l’enfance associant une épilepsie, souvent réfractaire, et un retard de développement. Les mécanismes sous-tendant ces maladies sont peu connus. Cependant, nous postulons que ces épilepsies puissent être causées par une dysfonction du réseau inhibiteur. En effet, des défauts de migration ou de maturation des interneurones GABAergiques (INs) corticaux induisent l’épilepsie, tant chez l’humain que chez la souris. Dans le but d’étudier les causes génétiques des encéphalopathies épileptogènes sporadiques inexpliquées, le laboratoire de la Dre Rossignol a procédé au séquençage d’exome entier d’une cohorte d’enfants atteints. Cela a permis d’identifier, chez un patient, une nouvelle mutation de novo, possiblement pathogène, dans le gène MYO9b. MYO9b est impliqué dans la migration de cellules immunitaires et cancéreuses et est exprimée durant le développement cérébral. Nous émettons l’hypothèse voulant que MYO9b puisse être importante pour la migration des INs corticaux. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent que Myo9b est exprimé dès le stade embryonnaire par les progéniteurs des INs corticaux et que son expression se restreint aux INs dans le cortex mature. De plus, nous démontrons que la répression ex vivo de Myo9b sélectivement dans les INs au sein de tranches corticales organotypiques embryonnaires mène à des défauts morphologiques majeurs de ces cellules en migration. En effet, ces cellules présentent une morphologie multipolaire et des neurites rostraux plus longs et plus complexes. Ces changements morphologiques pourraient avoir un impact majeur sur la migration des INs et ainsi perturber le développement des réseaux inhibiteurs. / Epileptic encephalopathies are early-onset diseases characterized by refractory epilepsy with developmental delay. To identify the underlying genetic cause of these disorders, Dr Rossignol’s laboratory has performed whole-exome sequencing in children with sporadic epileptic encephalopathies. They have identified a novel de novo mutation in the MYO9B gene in one patient. Myo9b is known to regulate cell migration in the immune system and in cancer cells. It is expressed in the developing rodent brain, but its roles during brain development are largely unknown. Recent evidence suggests that epilepsy can be caused by an imbalance between inhibition and excitation in cortical circuits. Indeed, defects in the development or the functions of cortical GABAergic interneurons (INs) have been associated with epilepsy in human and in mouse models. Therefore, we postulated that Myo9b might play a role in the development of INs. In this thesis, I show that Myo9b is expressed in INs from early embryonic ages to post-natal ages. Furthermore, I demonstrate that the ex vivo downregulation of Myo9b in INs in cortical embryonic organotypic cultures causes morphological defects in migrating INs, including aberrant polarization of these cells. These morphological changes might result in aberrant IN migration, which would be expected to perturb the cortical inhibitory-excitatory ratio.

Le cancer colorectal représente la troisième forme de cancer la plus fréquente au Canada. Malgré les récents développements, aucun traitement curatif n’est disponible pour les patients diagnostiqués à un stade avancé de la maladie. Plusieurs évidences supportent un rôle important des prostaglandines dans cette maladie. En effet, une surexpression des récepteurs de type EP et FP est remarquée. Ces derniers ainsi que les molécules de signalisations intracellulaires qu’ils activent représentent donc de nouvelles cibles pour traiter ce cancer. Nous et d’autres groupes avons démontré que les protéines G monomériques sont des petits interrupteurs moléculaires importants dans la signalisation intracellulaire engagée par les récepteurs dans des cellules saines mais qu’un dérèglement de celles-ci est associé au cancer. L’objectif principal de ce projet de recherche vise donc à identifier les voies de signalisations par lesquelles le récepteur FP contribue aux capacités invasives des cellules tumorales d’origine colorectale. Notre hypothèse est que la protéine ARF6, une des 6 isoformes des ARFs, et la protéine RhoA, agissent pour coordonner l’activation des voies de signalisations associées à la migration et l’invasion cellulaire. Nos résultats ont indiqué que la stimulation des cellules HEK293 exprimant de façon stable le récepteur FP (HA-FP) ainsi que les cellules SW480, une lignée invasive de cancer colorectal, par le PGF2α augmentait les niveaux d’activation d’ARF6 mais également de la protéine RhoA. De plus, d’autres médiateurs et intermédiaires associés à la réorganisation du cytosquelette comme la cofiline et la chaine légère de la myosine (MLC) ont été hautement phosphorylés suite à la stimulation par la prostaglandine. Ces observations sont associées avec une augmentation des fibres de stress dans les cellules. Nous avons tenté de déterminer si l’inhibition de ces protéines G affectait la capacité du PGF2α à activer ces intermédiaires de signalisation ainsi que certains effets biologiques. Ainsi, nos expériences contribueront à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement du cancer colorectal. / Colorectal cancer is the third most common form of cancer in Canada. Despite recent developments, no curative treatment is available for patients diagnosed at an advanced stage of the disease. Several evidences support an important role of prostaglandins in this disease. Indeed, overexpression of EP-like and FP receptors is noticed. These and intracellular signaling molecules that are activated following receptor stimulation, represent new targets for treating cancer. We and others have demonstrated that monomeric G proteins are important molecular switches coordinating intracellular signaling cascades initiated by receptors in normal cells but that disruption thereof is associated with cancer. The main objective of this research project aims to identify the signaling pathways by which the FP receptor contributes to the invasive capacity of tumor cells of colorectal origin. Our hypothesis is that the proteins ARF6, one of the 6 ARF isoforms, and RhoA protein, act to coordinate the activation of signaling pathways associated with cell migration and invasion. Our results show that stimulation of HEK293 cells that stably express the FP receptor (HA-FP) and SW480 cells, a lineage of invasive colorectal cancer that endogenously express FP receptor, by PGF2α, increased the level of activation of ARF6, but also that of RhoA. In addition, other mediators and intermediates associated with cytoskeleton reorganization such as cofilin and the myosin light chain (MLC) were found highly phosphorylated following stimulation by prostaglandin PGF2α. These observations are associated with an increase of stress fibers in cells. Finally, we have examinated whether inhibition of ARF6 and RhoA, affected the ability of PGF2α to activate these effectors and some biological effects. Thus, our results will contribute to identify new potential therapeutic targets for the treatment of colorectal cancer.