Une propriété clé des systèmes biologiques est la présence d'un réseau d'interactions protéiques, crucial pour toute fonction cellulaire comme par exemple la régulation du métabolisme énergétique. Deux enzymes clé impliquées dans cette régulation sont la créatine kinase (CK), dont la fonction consiste dans la gestion du stock et du transfert d'énergie, et la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK), qui régule l'homéostasie énergétique au sein de la cellule et de l'organisme entier. Dans un premier temps un crible de double hybride en levure original fut appliquée afin d'identifier de nouveaux partenaires d'interaction de la CK cytosolique du cerveau (BCK) et de l'AMPK dans le cerveau humain. Différents candidats d'interaction furent identifiés, dont des protéines membranaires associées aux vésicules (VAMP) interagissant avec les deux kinases. L'interaction AMPK-VAMP fut confirmée par co-immunoprecipitation à partir de vésicules synaptiques, mais ne menait pas à la phosphorylation de VAMP, suggérant que VAMP recrute AMPK pour la régulation de processus d'endo- et d'exocytose. Une seconde stratégie combinant un essai d'interactions biophysique, basé sur la résonance plasmonique de surface (SPR), avec des essais de phosphorylation in vitro permit la sélection de cibles AMPK isoforme spécifique. Une de ces cibles fut la fumarate hydratase, dont la phosphorylation préférentielle par l'AMPK221 provoque une augmentation de l'efficacité enzymatique in vitro. Finalement, une classe de candidats d'interaction, les glutathion S-transferases GSTM1 et -P1, fut caractérisée en détail par un panel de méthodes d'interactomique (SPR, double hybride, co-immunoprécipitation). Cette étude les identifie comme interacteurs fiables à haute affinité ainsi que nouveaux substrats de l'AMPK. Dans le cas de GSTP1 la phosphorylation par AMPK provoque une augmentation de son activité enzymatique suggérant un rôle direct de la signalisation par AMPK dans la défense contre le stress oxydatif.

Divers stimuli tels que l'ischémie, l'hypoxie et l'exercice peuvent induire la déplétion en ATP provoquant une déregulation de l'homéostasie énergétique. Cependant, les cellules disposant de mécanismes compensatoires pour contrebalancer et compenser le déficit de l'état énergétique cellulaire. Deux enzymes clés participent à la régulation du métabolisme énergétique cellulaire. La créatine kinase (CK) peut réagir immédiatement comme transporteur d'énergie. D'autre part la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK), régule au niveau cellulaire et du corps en entier la livraison et la consommation d'énergie. Dans ce travail de thèse, les outils de base pour realiser un criblage des cibles de l'AMPK ont d'abord été mis en place. Ce sont les protocoles multidimensionnelles pour la purification de protéines par HPLC et le criblage in vitro de cibles membranaires de l'AMPK, dont le sous-fractionnement des membranes et la separation par électrophorèse de type blue native PAGE. Différents candidats potentiels de l'AMPK ont été obtenus, et deux ont été confirmés par phosphorylation in vitro. Ensuite, une interaction entre les deux enzymes, l'AMPK et la CK, a été confirmée pour la première fois in vitro et in vivo. L'AMPK phosphoryle la créatine kinase cytosolique du cerveau (BCK) sur la serine 6 in vitro et in vivo. Cette phosphorylation a été mis en evidance à l'aide de tests de phosphorylation et d'un anticorps généré spécifique de la phospho-Ser6. Le system de double hybride en levure a montré que cette phosphorylation est acompagné par une interaction transitoire impliquant spécifiquement l'AMPK active et BCK non phosphorylé. La phosphorylation médiée par AMPK n'affecte pas l'activité enzymatique de BCK mais localise la kinase dans le réticulum endoplasmique (RE) in vivo. Le travail presente dans ce manuscript confirme une interaction entre les deux enzymes clefs dans l'homeostasis energetique. La caracherization in vitro et in vivo de la phosphorylation de la BCK par l'AMPK suggère que l'AMPK regule probablement l'associattion de BCK aux compartements subcellulaires et pas l'activité enzymatique. Cette localisation est induite par l'AMPK en cas de stress énergetique et peut soutenir des processus fortement dépendant de l'ATP dans ce microenvironnement, comme par exemple le pompage de calcium.

Les polyomavirus sont des virus très prévalents dans la population générale. Chez les sujets immunodéprimés, quatre polyomavirus sont associés à des pathologies. Parmi ces virus, le MCPyV est quant à lui responsable du carcinome à cellules de Merkel. Son implication dans un cancer humain a conduit à un regain d’intérêt pour la famille des Polyomaviridae. Au cours de ma thèse, nous nous somme intéressés à l’épidémiologie de six nouveaux polyomavirus humains (MCPyV, HPyV6, HPyV7, TSPyV, HPyV9 et MWPyV). Ces études ont montré que ces virus sont très répandus dans la population générale et que les infections surviennent dès l’enfance. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux réactivités croisées entre polyomavirus humains et simiens phylogénétiquement proches. Nous avons montré qu’il existe des cross réactions entre le LPyV et l’HPyV9, entre le MCPyV et deux virus de chimpanzé (PtvPyV1 et PtvPyV2). Ces polyomavirus simiens ne circulent donc pas chez l’Homme. D’autre part, afin de mieux comprendre le cycle du MCPyV, nous avons initié l’identification des partenaires cellulaires de l’ensemble de ses protéines. Ce travail a tout d’abord été réalisé sur les protéines mineures de capside VP2/VP3. Des cribles en double hybride en levure ont permis d’identifier les partenaires cellulaires des VP2/3. L’interaction effective entre les protéines virales et cellulaires a ensuite été validée en cellules de mammifères par une approche de complémentation de la luciférase Gaussia princeps. Les partenaires cellulaires des protéines VP2/VP3 identifiés sont impliqués dans les voies de prolifération cellulaire, d’apoptose, NF?B et dans le transport intracellulaire du virus. / Polyomaviruses are ubiquitous in the general population and in immunocompromised patients, and four are associated with disease. 0f these viruses, MCPyV is responsible for Merkel ceil carcinoma, and its involvement in human cancer has led to a renewed interest in the Polyomaviridae family. My thesis work has focused on the epidemiology of six new human polyomaviruses (MCPyV, HPyV6, HPyV7, TSPyV, HPyV9 and MWPyV). These studies have shown that these viruses are widespread in the genera population and that infection occurs in early childhood. We have also focused on cross-reactivity between phylogenetically closely related human and simian polyomaviruses. We have shown that there is cross-reactivity between sirnian virus LPyV and HPyV9 and between MCPyV and two chimpanzee viruses (PtvPyVl and PtvPyV2). However, these simian polyomaviruses do not circulate in humans. Moreover, in order to improve understanding of the cycle of MCPyV, we set out to identify the cellular partners of its proteins. This work was initially performed on minor capsid proteins VP2 and VP3. Screening in yeast two-hybrid identified cellular partners of VP2 and VP3. Interactions between viral and cellular proteins were then validated in mammalian celis by complementation assay using Gaussia princeps luciferase. Cellular patners of VP2 and VP3 are involved in ceil proliferation, apoptosis, NFkB and intracellular transport of the virus.

Chez les eucaryotes, la voie de protéolyse Ub/ protéasome 26S est responsable de la dégradation sélective de la plupart des protéines intracellulaires. Cette dégradation par le protéasome 26S est initiée par une polyubiquitination de la protéine réalisée grâce à l’action d’une cascade enzymatique impliquant 3 types d'enzymes nommées « ubiquitin-activating enzyme » (E1), « ubiquitin-conjugating enzyme » (E2) et « ubiquitin-protein ligase » (E3). Il existe différentes classes d’ubiquitines ligases (E3), parmi lesquelles la plus connue est le complexe SCF (Skp1-Cullin-F-box). La protéine SKP1 fixe à la fois la Culline et la F-box qui va reconnaitre spécifiquement la protéine cible. Contrairement aux protistes, les champignons et certains vertébrés qui possèdent un unique gène SKP1 fonctionnel, de nombreux animaux et espèces de plantes présentent plusieurs SKP1 homologues. Vingt et un et trente deux gènes SKP1 ont été décrits respectivement chez Arabidopsis thaliana et Oryza sativa. En dépit de l’importance du complexe SCF, chez le riz, peu de travaux décrivent les interactions entre les dizaines de protéines « SKP1-like » et les centaines de protéines F-box. Dans un premier temps, nous avons collecté et analysé les séquences de 288 gènes « SKP1-like » appartenant à 17 espèces, dont la mousse Physcomitrella patens, cinq monocotylédones et 11 eudicotylédones. Les analyses structurales et phylogénétiques de ces gènes indiquent qu’ils peuvent être divisés en différentes sous-familles. Nos analyses ont montré qu’OSK1 et OSK20 chez le riz constituent une classe de gènes SKP1 à intron unique conservé. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le profil d’expression des gènes « SKP1-like » chez le riz. Notre investigation sur le nombre d’EST a montré que les gènes OSK1 et OSK20 sont les plus largement représentés dans les bases de données EST publiques. La méta-analyse de l’expression des gènes « SKP1-like » chez le riz, indique que les gènes OSK présentent des profils d'expression hétérogènes selon les tissus et les conditions physiologiques. Les résultats des intearctions protéine-protéine en double hybride ont révélé que les protéines OSK présentent différentes capacités d’interactions avec les protéines F-box. Cependant, OSK1 et OSK20 semblent interagir avec la plupart des protéines F-box testées. Les études de localisation subcellulaire ont indiqué que OSK1 et OSK20 sont des protéines nucléaires et cytosoliques. En se basant sur les divers résultats obtenus dans ce travail, nous pouvons suggérer que chez le riz, les gènes OSK1 et OSK20 sont fonctionnellement équivalents aux gènes ASK1 et ASK2 chez Arabidopsis thaliana. Nous pouvons également proposer les équivalents de ces gènes chez les autres espèces végétales dont le génome a été séquencé. / In eukaryotes, the ubiquitin Ub/26S proteasome pathway is responsible for the selective degradation of most intracellular proteins. This cellular process is initiated by protein polyubiquitination mediated by a three-step cascade involving: an ubiquitin-activating enzyme (E1), an ubiquitin-conjugating enzyme (E2) and an ubiquitin-protein ligase (E3). The E3 ubiquitin ligases contain several classes, among which the best-known are Skp1-Cullin-F-box (SCF) complexes. The SKP1 protein binds both Cullin and F-box which recognizes specifically the target proteins. Whereas protists, fungi and some vertebrates have a single functional SKP1 gene, many animal and plant species possess multiple SKP1 homologues. Twenty one and thirty-two SKP1-related genes have been described respectively in the Arabidopsis and Oryza sativa genome. Despite the importance of the SCF complex, there have been a few reports of systematic surveys of interactions between the dozens of SKP1-like proteins and the hundreds of F-box proteins in rice. In a first step, we retrieved and analyzed 288 SKP1-like genes belonging to 17 species including the moss Physcomitrella patens, five monocots and 11 eudicots. Structural and phylogenetic analysis of rice OSK genes and other plant SKP1-like genes have indicated that the different members of the plant SKP1 can be split into different subfamily. Our analyses indicated that OSK1 and OSK20 belong to a class of SKP1 genes that contain one intron at a conserved position. In a second step, we studied expression profiles of the rice Skp1-like genes. Our EST survey indicated that OSK1 and OSK20 are the most widely represented genes in public EST databases. Meta-analysis of the expression of rice SKP1-like genes indicated that OSK genes exhibit an expression profile that was heterogeneous in terms of tissues, conditions and overall intensity. Yeast two-hybrid results revealed that OSK proteins display a differing ability to interact with F-box proteins. However, OSK1 and OSK20 seemed to interact with most F-box proteins tested. Subcellular localization studies indicated that OSK1 and OSK20 are nuclear and cytosolic proteins. Based on the results obtained in this study, we can suggest that rice OSK1 and OSK20 are likely to have similar functions as do the Arabidopsis ASK1 and ASK2 genes. Similarly, we suggest a list of functional equivalent in the other sequenced plant genomes.

Le polyomavirus à cellules de Merkel est aujourd’hui reconnu comme l’agent étiologique du carcinome à cellules de Merkel (CCM). Le cycle viral et les mécanismes de l’oncogenèse viro-induite sont peu connus et les connaissances se basent essentiellement sur les études menées notamment sur le polyomavirus SV40. L’objectif des travaux de thèse était d’identifier les interactions entre les protéines virales et les protéines cellulaires lors de l’infection ou dans le contexte du carcinome à cellules de Merkel (CCM). Pour identifier ces interactions, nous avons réalisé des cribles double hybride en levures sur les oncogènes du MCPyV et du BKPyV. Afin valider les interactions obtenues en levures, nous avons utilisé une méthode orthogonale de validation par complémentation en cellules de mammifères reposant sur la restauration de la luciférase de Gaussia princeps. La combinaison de ses deux techniques nous a permis de valider des interactions avec des partenaires cellulaires impliqués dans la régulation du cycle cellulaire ou encore de la voie Akt-mTOR. Les précédents travaux du laboratoire, qui portaient sur l’interactome des protéines mineures de capsides VP2/VP3, avaient également permis d’identifier des interactions avec des protéines de la voie NF-kB. Nous avons alors testé les interactions entre les oncogènes et la protéine mineure de capside VP2 avec des protéines cellulaires impliquées dans cette voie. Ces travaux nous ont conduits à tester l’activation de la voie, l’expression des gènes sous le contrôle de NF-kB et la régulation de l’apoptose. Les résultats obtenus montrent une action de la protéine VP2 sur l’activation de la voie NF-kB et une induction de l’apoptose. / The Merkel cell polyomavirus is now recognized as the etiologic agent of Merkel cell carcinoma (MCC). The viral cycle and viro-induced oncogenesis mechanisms are not fully understood and the knowledge is mainly based on the studies carried out particularly on the SV40 polyomavirus. The aim of our work is to identify interactions between viral proteins and cellular proteins during productive infection or in MCC context. To identify these interactions, we performed yeast two hybrid screens on MCPyV and BKPyV oncogenes, as control. To validate the interactions obtained in yeasts, we used an orthogonal method of validation by complementation in mammalian cells based on the restoration of Gaussia princeps luciferase. The combination of these two orthogonal techniques allowed us to validate interactions with cellular partners involved in cell cycle regulation or Akt-mTOR pathway. Previous lab work on VP2/VP3 minor capsid proteins allowed the identification of interactions with NF-kB pathway involved proteins. We examined the interactions between oncogenes, VP2, with the cellular proteins involved in this pathway. This work led us to evaluate pathway activation, genes expression under the control of NF-kB and apoptosis regulation. These results evidenced an action of the VP2 protein on the activation of NF-kB pathway and an induction of apoptosis.