Ein Schlüsselereignis, welches dem prognosebestimmenden Organversagen bei systemi-schen Entzündungsprozessen und Sepsis vorangeht, ist die Entwicklung einer mikrovas-kulären endothelialen Schrankenstörung. Das vaskuläre endotheliale (VE-) Cadherin als mechanischer Stabilisator der Endothelbarriere spielt dabei eine wichtige Rolle. In der Inflammation werden Spaltprodukte von VE-Cadherin (sVE-Cadherin) gebildet. Ge-genstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Hypothese ob diese Spalt-produkte selbst an der Störung der endothelialen Barrierefunktion beteiligt sind. Es wurde hierfür humanes sVE-Cadherin bestehend aus den extrazellulären Domänen EC1-5 (sVE-CadherinEC1-5) generiert. In Messungen des transendothelialen elektrischen Widerstands (TER), mit Immunfluoreszenzfärbungen und Western Blot Analysen wird gezeigt, dass sVE-Cadherin dosisabhängig die Barriere Integrität in primären humanen dermalen Endothelzellen stört. Dies führt zu einer Reduktion von VE-Cadherin und den assoziierten Proteinen α-, γ- und δ-Catenin und ZO-1, die nach der Applikation von sVE-Cadherin an den Zellgrenzen reduziert sind. Die Interaktion zwischen VE-PTP und VE-Cadherin wird durch sVE-CadherinEC1-5 reduziert. Durch pharmakologische Hem-mung der Phosphataseaktivität von VE-PTP mittels AKB9778 wird der durch sVE-CadherinEC1-5-induzierte Verlust der Endothelbarriere aufgehoben. Dagegen zeigt die direkte Aktivierung von Tie-2 mittels Angiopoetin-1 keinen protektiven Effekt auf die durch sVE-CadherinEC1-5 gestörte Endothelbarriere. Weitere Analysen zeigen eine erhöh-te Expression von GEF-H1 durch sVE-CadherinEC1-5. Diese ist ebenfalls durch AKB9778 hemmbar. Zusätzlich zu diesen Untersuchungen wurden die Konstrukte EC1-4 und EC3-5 in ver-schiedene Vektoren kloniert, um zu bestimmen, ob die extrazelluläre Domäne 5 von VE-Cadherin die dominante Rolle bei den sVE-Cadherin-vermittelten Effekten spielt. Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen zum ersten Mal, dass sVE-CadherinEC1-5 unabhängig von proinflammatorischen Auslösern über die Aktivierung des VE-PTP/RhoA-Signalweges den Zusammenbruch der Endothelbarriere mitversursacht. Dies stellt einen neuen pathophysiologischer Mechanismus dar, der zum Gesamtverständnis der entzündungsinduzierten Barriereveränderungen des Endothels beiträgt. / A key prognostic event preceding organ failure in sepsis and systemic inflammatory pro-cesses is dysfunction of the microvascular endothelial barrier. The transmembrane pro-tein vascular endothelial (VE-) cadherin is an important prerequisite to stabilize endothe-lial barrier. VE-cadherin is cleaved under inflammatory conditions which results in the release of soluble VE-cadherin (sVE-cadherin). The main hypothesis of this thesis is to investigate whether sVE-cadherin itself directly disrupts the endothelial barrier in the absence of proinflammatory stimuli. Human sVE-cadherin consisting of extracellular domains EC1-5 (sVE-cadherinEC1-5) was generated and applied onto primary human dermal endothelial cells (HDMECs) for structural and functional analysis. Measurements of transendothelial electrical resistance (TER) and 4 kDa FITC-dectran flux revealed that sVE-cadherinEC1-5 dose-dependently disrupts endothelial barrier integrity. This was confirmed by immunostaining and im-munoblotting analysis which showed that sVE-cadherinEC1-5 treatment reduced overall levels of VE-cadherin and the associated proteins α-, γ- and δ-catenin and ZO-1 as well as their distribution at the cell border of HDMECs. sVE-cadherinEC1-5 treatment reduced the interaction between the phosphatase VE-PTP and VE-cadherin. Accordingly, phar-macological inhibition of VE-PTP using AKB9778 reversed sVE-cadherinEC1-5-induced endothelial barrier loss. Further analysis showed that the increased expression of GEF-H1 by sVE-cadherinEC1-5 is also attenuated by AKB9778. In addition to these studies, the constructs EC1-4 and EC3-5 were cloned into different vectors to determine wheth-er the extracellular domain 5 of VE-cadherin plays the dominant role in sVE-cadherin-mediated effects. In summary, these studies show for the first time that sVE-cadherinEC1-5 actively con-tributes to breakdown of the endothelial barrier independently of proinflammatory stim-uli via activation of the VE-PTP/RhoA signaling pathway. This represents a new patho-physiological mechanism that adds to the understanding of inflammation-induced endo-thelial barrier changes.

Le cancer du col utérin est précédé par des lésions prénéoplasiques. Celles-ci sont associées dans plus de 95% des cas à une infection par un papillomavirus (HPV). Un phénomène fréquent durant la cancérogenèse cervicale est l'intégration du génome dun HPV oncogène dans lADN cellulaire. Celle-ci entraîne une expression sélective de gènes codant pour des oncoprotéines virales (appelées E6 et E7) capables d'inactiver les produits de certains gènes suppresseurs de tumeurs (p53, p21, pRb) ou dinteragir avec dautres protéines cellulaires impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire. Des travaux antérieurs du laboratoire daccueil suggèrent que le développement du cancer du col utérin est associé à une faible capacité de présentation dantigènes au système immunitaire, comme le démontre la rareté et le déficit fonctionnel des cellules de Langerhans (LC, cellules dendritiques ayant une fonction professionnelle de présentation antigénique au niveau de la peau et des muqueuses) dans les lésions (pré)cancéreuses cervicales. Ces altérations pourraient empêcher une réponse immunitaire efficace et faciliter la persistance du virus ainsi que la progression tumorale. Il est actuellement bien admis que les kératinocytes (cellules cibles de linfection par HPV) sont susceptibles dinfluencer les réactions immunitaires au niveau de la peau et des muqueuses épidermoïdes par lintermédiaire de facteurs solubles, les chémokines (CCL20, contrôlant linfiltration des LC immatures au sein de lépithélium) ou de contacts membranaires (E-cadhérine). Les kératinocytes infectés par HPV pourraient se différencier des cellules normales pour la production de ces facteurs, ce qui pourrait contribuer aux altérations des cellules de Langerhans/cellules dendritiques (LC/DC) observées dans les lésions (pré)cancéreuses cervicales. Le fait que la molécule dadhésion E-cadhérine intervienne dans lattachement des LC aux kératinocytes suggère limportance de cette molécule dadhésion dans la rétention des CL au sein de lépithélium cervical. Les objectifs de ce travail ont été détudier linfluence des oncogènes viraux sur lexpression de facteurs immunitaires et dexaminer les conséquences de linhibition de E6 et de E7 sur lexpression de la E-cadhérine et de CCL20, qui jouent un rôle important dans limmunosurveillance au niveau des épithélia via leur action sur les cellules de Langerhans. En accord avec notre hypothèse, nous avons montré une diminution de lexpression de la E-cadhérine dans les lésions (pré)néoplasiques du col par rapport à lépithélium exocervical normal (Hubert et coll. 2005). Par des expériences dARN interférence (siRNA), nous avons également démontré limplication de loncoprotéine virale E7 dans linhibition de lexpression de la E-cadhérine membranaire (Caberg et coll. 2008) et limplication des oncoprotéines virales E6 et E7 dans la diminution de la sécrétion de la chémokine CCL20 dans des kératinocytes transformés par HPV16 (Caberg et coll. 2008).

Epithelial tissues are composed of a sheet of adherent cells and are present in all metazoans. Their broad function is to compartmentalize tissues and enable the regulated exchange of nutrients and waste between the internal and external environments. To accomplish this function, cells require a specific organization: an apico-basal polarity that provides directionality and intercellular adhesion mediated by adherens junctions that hold cells together. How the epithelia architecture is initiated and maintained remains to be fully elucidated. Adherens junctions and the polarity proteins are functionally linked, as a loss of the main component of AJs: E-cadherin leads to a loss of apico-basal polarity, while disturbing apico-basal polarity results in a re-localization of E-Cadherin. Therefore is challenging to study either pathway in isolation.During my thesis I explored the role of Crumbs, a polarity protein, in the regulation of E-Cadherin in both AJ maturation and maintenance. During maturation of AJs in Drosophila embryo, I demonstrated for the first time by using quantitative high-resolution microscopy PALM that Crumbs regulates E-Cadherin clusters size and their homogenous distribution along the junction. In conclusion, my thesis work provides the first dissection of polarity proteins in E-Cadherin regulation apart from polarity pathways. / Epithelial tissues are composed of a sheet of adherent cells and are present in all metazoans. Their broad function is to compartmentalize tissues and enable the regulated exchange of nutrients and waste between the internal and external environments. To accomplish this function, cells require a specific organization: an apico-basal polarity that provides directionality and intercellular adhesion mediated by adherens junctions that hold cells together. How the epithelia architecture is initiated and maintained remains to be fully elucidated. Adherens junctions and the polarity proteins are functionally linked, as a loss of the main component of AJs: E-cadherin leads to a loss of apico-basal polarity, while disturbing apico-basal polarity results in a re-localization of E-Cadherin. Therefore is challenging to study either pathway in isolation.During my thesis I explored the role of Crumbs, a polarity protein, in the regulation of E-Cadherin in both AJ maturation and maintenance. During maturation of AJs in Drosophila embryo, I demonstrated for the first time by using quantitative high-resolution microscopy PALM that Crumbs regulates E-Cadherin clusters size and their homogenous distribution along the junction. In conclusion, my thesis work provides the first dissection of polarity proteins in E-Cadherin regulation apart from polarity pathways.

La métaplasie épithéliale est un phénomène d'adaptation tissulaire apparaissant à la suite d'une agression chronique. Caractérisées par le remplacement d'un épithélium par un autre, ces transformations métaplasiques peuvent apparaître dans différentes régions anatomiques (bronches, sophage, col de l'utérus, estomac et vessie). Bien que mieux adapté à résister à un agent irritatif, l'épithélium métaplasique présente cependant une susceptibilité accrue au développement cancéreux. Ainsi, la grande majorité (87%) des lésions (pré)néoplasiques cervicales se développe au sein du microenvironnement métaplasique de la zone de transformation du col utérin. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la métaplasie épidermoïde cervicale et ont démontré, pour la première fois, une implication du TGF-β1 et de la PGE2 dans limmunodéficience locale observée dans les foyers de métaplasie mature et immature. Ainsi, en réduisant lexpression de E-cadhérine, le TGF-β1 altère indirectement la rétention épithéliale des cellules présentatrices dantigène en empêchant leurs interactions avec les cellules épithéliales. Quant à la PGE2, elle affecte la migration et le phénotype de ces cellules immunitaires, les rendant tolérogènes et, par conséquent, incapables dactiver les lymphocytes T naïfs. Par ailleurs, il est possible que la réduction de ΔNp63 par les facteurs de transcription Snail et Slug participe à la mise en place des épithélia métaplasiques ainsi quà leur transformation maligne.

Desmosomen sind hochorganisierte Zell-Zell-Verbindungen. Aufgrund ihrer hohen Adhäsivität sind sie für die mechanische Kopplung und strukturelle Stabilität stark beanspruchter Gewebe von essentieller Bedeutung. Die adhäsive interzelluläre Kernstruktur der Desmosomen wird durch die transmembranen Cadherine des Desmocollin und Desmoglein-Typs gebildet. Deren extrazelluläre Domänen stellen den Kontakt zwischen zwei benachbarten Zellen her. Dsc2 ist neben Dsg2 die prädominante Isoform und wird in allen Desmosomen-bildenden Geweben wie auch dem Herzen exprimiert. Ziel der Arbeit war es, die Rolle von Dsc2 bei der Etablierung und Aufrechterhaltung der desmosomalen Adhäsivität und Gewebeintegrität zu untersuchen. Hierfür wurde ein klassisches Knockout-Mausmodell für Dsc2 etabliert und sowohl basal als auch unter Belastungsbedingungen charakterisiert. Unsere Daten demonstrieren, dass der ubiquitäre Knockout keinen Einfluss auf die Morphogenese des Embryos und die postnatale Entwicklung hat. Dsc2-/- -Mäuse waren lebensfähig und wiesen keinen pathologischen Phänotyp auf. Zudem ließen sich in den Herzen adulter Tiere strukturell unveränderte Desmosomen nachweisen. Dahingegen konnte eine verminderte mechanische Beanspruchbarkeit der Dsc2-/- -Herzen aufgezeigt werden. Unter erhöhter Belastung zeigte sich bereits nach wenigen Tagen eine signifikante Reduktion der kardialen Funktion.Die vorliegende Arbeit zeigt somit erstmalig in vivo, dass Dsc2 entgegen der Lehrmeinung nicht essentiell für die Embryonalentwicklung und die Bildung strukturell intakter Desmosomen ist. Anhand des Funktionsverlustes der adulten Knockout-Herzen unter Belastungsbedingungen lässt sich jedoch eine mögliche Rolle von Dsc2 für die Adhäsivität der Desmosomen postulieren. / Desmosomes are highly organized adhesive intercellular junctions providing mechanical strength and structural stability to several tissues such as skin and heart. The adhesive core of desmosomes is formed by the transmembrane glycoproteins desmocollins (Dsc) and desmogleins (Dsg) which link neighbouring cells via interaction with their extracellular cadherin domains. Dsc2 and Dsg2 are the predominant isoforms ubiquitously expressed in all desmosome bearing tissues including the heart. To elucidate the role of Dsc2 for establishment and maintenance of desmosome adhesion and tissue integrity, we generated a constitutive knockout model of the mouse. The effect of gene inactivation was characterized under basal as well as under stress conditions, using two different stress models. Our data demonstrate that Dsc2 is not required for pre- and postnatal development. Dsc2-/- mice were viable and showed no pathological alterations at embryonic or adult stages. Consistently, Dsc2 deficient cardiomyocytes exhibited distinct and ultrastructural well organized desmosomes. However, mutant hearts displayed a decreased stress resistance. Increased mechanical pressure led to a significant reduction of cardiac function in Dsc2-/- animals. In summary, our results demonstrate for the first time in vivo that Dsc2 is not essential for embryonic development and for the establishment and maintenance of distinct and well organized desmosomes. However, the reduced cardiac function in stressed knockout-mice suggests a crucial importance of Dsc2 for desmosomal adhesive strength.

Le Cancer Colo Rectal (CCR) est la deuxième cause de mortalité par cancer dans le monde. Le risque de récidive après traitement curatif atteint 45% pour les stades 3. Une des hypothèses à l’heure actuelle pouvant expliciter le processus métastatique et les récidives est la présence en son sein de cellules « souches », pouvant « initier » le cancer. Notre réflexion s’inscrit dans la continuité des travaux réalisés au sein de notre Laboratoire, intitulés «Stratégies d’isolement et de caractérisation des cellules initiatrices de cancer colorectal», (Mélin et al, 2012). Dans une première partie, notre travail a porté sur l’analyse in vitro de la sensibilité des fractions enrichies en CIC aux différentes molécules de chimiothérapie les plus couramment utilisées en cancérologie colorectale.Puis, dans une deuxième partie, l’analyse des tumeurs obtenues après greffe a été faite ex ovo sur la Membrane Chorio-Allantoïdienne d’embryon de poulet (CAM), modèle facilement manipulable, peu onéreux et très rapide. Ce modèle étant naturellement immunodéprimé, il permet d’obtenir des informations concernant les phénomènes clés de la tumorigénèse et de la néoangiogénèse. Des analyses de la croissance tumorale, de l’histologie (prolifération, apoptose et vascularisation) et des analyses protéiques ont été menées en parallèle. De cette dernière étude, un marqueur particulier la E cadhérine, a été mis en évidence comme témoin indirect d’agressivité. En effet, au sein des tumeurs obtenues à partir de F1 HCT116, fraction himiosensible, l’expression de la E cadhérine est augmentée contrairement aux tumeurs obtenues à partir de F3 WiDr, fraction chimiorésistante, montrant une diminution d’expression de la E cadhérine.Ainsi, dans une troisième partie, sachant qu’un lien entre cellules initiant le cancer et E cadhérine a été mis en évidence, nous nous sommes focalisés sur son expression. Nous avons alors étudié son expression in vitro sur des cellules résistantes au 5 Fluorouracile. Puis, son expression a été étudiée ex vivo au sein de tissus et de sérums de patients opérés de cancer colorectal. / The ColoRectal Cancer (CCR) is the second leading cause of cancer mortality in the world. The risk of recurrence after curative treatment reaches 45% for stages 3. One of the hypotheses currently able to explain the metastatic process and the recurrences is the presence within it of "stem" cells, which can "initiate" the cancer. Our reflection is in line with the work carried out in our Laboratory, entitled "Strategies for the isolation and characterization of cells that initiate colorectal cancer" (Mélin et al, 2012).In the first part, our work focused on in vitro analysis of the sensitivity of fractions enriched in CIC to different chemotherapy molecules most commonly used in colorectal cancer (CRC). Then, in a second part, the analysis of the tumors obtained after transplantation was made ex ovo on Chicken Embryo Chorio-Allantoid Membrane (CAM), an easily manipulated model, inexpensive and very fast. This model provides information on the key phenomena of tumorigenesis and neoangiogenesis. Analyzes of tumor growth, histology (proliferation, apoptosis and vascularization) and protein analyzes were carried out in parallel. From this last study, a particular marker, E cadherin, was highlighted as an indirect link with witness of aggressiveness. Indeed, within the tumors obtained from F1 HCT116, the chemosensitive fraction, the expression of cadherin E was increased in contrast to the tumors obtained from F3 WiDr, chemoresistant fraction, showing a decrease in expression of E cadherin.Thus, in a third part, knowing that a link between cells initiating cancer and E cadherin was highlighted, we focused on its expression. We first studied its expression in vitro on 5 Fluorouracilresistant cells. Its expression was then studied ex vivo in tissues and sera of operated patients of CRC.

La protéine SOCS-1 (Suppressor Of Cytokine Signalling 1) a été historiquement caractérisée comme un régulateur négatif de la voie de signalisation JAK/STAT. Cette dernière, activée en réponse à de nombreuses cytokines, hormones et facteurs de croissance, aboutit à l'expression de nombreux gènes cibles, dont le gène codant pour la protéine SOCS-1. Dans un premier travail, nous avons étudié la régulation du gène Socs-1 après une stimulation par l'interféron-gamma. Nous avons ainsi mis en évidence l'implication des facteurs de transcription IRF-1 et Sp2 dans la régulation transcriptionnelle du gène Socs-1. Dans de nombreuses tumeurs humaines, l'expression du gène Socs-1 est inhibée par méthylation aberrante de l'ADN. Dans la lignée cellulaire métastatique colique, SW620, la réexpression de la protéine SOCS-1 provoque une inhibition des caractères invasifs. Cette transformation du phénotype cellulaire s'accompagne d'une réexpression de la E-cadherine à la membrane.

Les épines dendritiques sont de petites protrusions post-synaptiques présentant des changements morphologiques corrélés avec la plasticité synaptique. Elles ont pour origine les filopodes dendritiques qui s’élargissent lors du contact avec l’axone. Ces changements morphologiques impliquent une grande variété de molécules dont des protéines associées à l’actine et des protéines d’adhésion. Cependant, comment ces différentes protéines sont coordonnées dans le temps et l’espace est encore largement méconnu. De plus, les techniques de microscopie conventionnelle ne permettent pas d’étudier l’organisation et la dynamique de ces protéines dans les épines dont la taille est proche de la limite de resolution. L’objectif de ma thèse a donc été d’explorer le rôle des protéines associées à l’actine ainsi que celui des protéines d’adhésion N-cadhérines dans l’organisation et la dynamique du cytosquelette d’actine des épines dendritiques. Dans une première étude, nous avons suivi la motilité des filopodes et épines dendritiques de neurones en visualisant l’actine-GFP. Nous avons couplé cette approche avec : 1) une technique de piégeage optique de microsphères recouvertes de N-cadhérines ou des substrats micro-imprimés également recouverts de N-cadhérines afin de contrôler temporellement et spatialement les adhésions cadhérine-cadhérine, 2) la stimulation pharmacologique de la myosine II afin d’induire la contraction F-actine/myosine et 3) l’expression de mutants de N-cadhérine non adhésifs. Nous avons ainsi démontré que la stabilisation des filopodes en épines était dépendante de l’engagement d’un embrayage moléculaire entre les adhésions trans-synaptiques N-cadhérine et le flux rétrograde d’actine généré par les myosines II. Dans une deuxième étude, nous avons utilisé la microscopie super-résolutive (PALM et dSTORM) et le suivi de protéines individuelles (sptPALM) pour étudier l’organisation et la dynamique à l’échelle nanométrique des protéines à l’origine des réseaux d’actine branchés dans les épines. Ainsi, nous avons caractérisé la localisation et la dynamique de l’actine, du complexe Arp2/3, du complexe WAVE, d’IRSp53, de VASP et de Rac-1. Nous avons montré que, contrairement aux structures motiles classiques comme lamellipode, le réseau d’actine branché dans les épines n’ést pas formé aux extrémités protrusives puis incorporé dans un flux rétrograde d’actine. Ce réseau est initié à la PSD puis croît vers l’extérieur afin de générer les protrusions membranaires responsablent des changements morphologiques de l’épine. Nos résultats montrent également qu’un contrôle strict de l’activité de Rac-1 est nécessaire au maintien de la morphologie des épines dendritiques et de l’architecture du réseau d’actine branché. L’ensemble de mon travail souligne l’importance du rôle de l’organisation à l’échelle nanométrique du réseau d’actine branché et des adhésions N-cadhérine dans la dynamique et la formation des épines dendritiques. Ces résultats pourraient avoir un rôle important dans la compréhension des changements morphologiques lors de la plasticité synaptique. / Dendritic spines are tiny post-synaptic protrusions exhibiting changes in morphology correlated with synaptic plasticity. They originate from motile dendritic filopodia, which enlarge after contacting axons. These morphological changes involve a wide number of molecular actors, including actin-binding proteins, and adhesion molecules. However, how these various molecular components are coordinated temporally and spatially to tune changes in spine shape remains unclear. Furthermore, conventional photonic microscopy techniques could not achieved the spatial resolution required to study the dynamic nanoscale organization of these proteins within the micron size dendritic spines. The objective of my Ph.D. was to unravel how actin-binding proteins and N-cadherin adhesion regulate the organization and dynamics of F-actin network in dendritic spines. In a first study, we measured the motility of dendritic filopodia and spines by time lapse imaging of actin-GFP in primary hippocampal neurons. We combined those measurements with: 1) manipulation of N-cadherin coated beads with optical tweezers, or micropatterns to control the timing and location of nascent N-cadherin adhesions, 2) pharmacological stimulation of myosin II to trigger contraction of the F-actin/myosin network and 3) expression of non-adhesive N-cadherin mutants to compete for the interaction between N-cadherin adhesion and F-actin. Using these different approaches we demonstrated that the stabilization of dendritic filopodia into mature spines was dependent on the engagement of a molecular clutch between trans-synaptic N-cadherin adhesions and the myosin driven F-actin flow. In a second study, we used super resolution microscopy (PALM and dSTORM) and single protein tracking (sptPALM) to study the dynamic nanoscale organizations of branched actin networks within dendritic spines. Using these technics, we characterized within dendritic spines, the localization and dynamics of actin, Arp2/3 complex, WAVE complex, IRSp53, VASP and Rac-1. We established that, opposite to classical motile structures such as the lamellipodium, branched F-actin networks in dendritic spines are not formed at the tip of membrane protrusions and incorporated in a retrograde flow. On the contrary, they are growing outwards from the PSD generating membrane protrusions responsible for spine motility. We also show that a thigh control of Rac1 activity is required to maintain dendritic spine morphology and branched actin network organization. Altogether, these studies point out the role of the nanoscale functional organization of F-actin networks and its linkage to adhesion proteins in the regulation of dendritic spine formation and dynamics. These findings may have important implications in the understanding of spine morphology changes driven by synaptic activity.

The mechanisms that order cellular packing geometry are critical for the functioning of many tissues, but are poorly understood. Here we investigate this problem in the developing wing of Drosophila. The surface of the wing is decorated by hexagonally packed hairs that are uniformly oriented towards the distal wing tip. They are constructed by a hexagonal array of wing epithelial cells. We find that wing epithelial cells are irregularly arranged throughout most of development but become hexagonally packed shortly before hair formation. During the process, individual cell junctions grow and shrink, resulting in local neighbor exchanges. These dynamic changes mediate hexagonal packing and require the efficient delivery of E-cadherin to remodeling junctions; a process that depends on both the large GTPase Dynamin and the function of Rab11 recycling endosomes. We suggest that E-cadherin is actively internalized and recycled as wing epithelial cells pack into a regular hexagonal array. Hexagonal packing furthermore depends on the activity of the Planar Cell Polarity proteins. The Planar Cell Polarity group of proteins coordinates complex and polarized cell behavior in many contexts. No common cell biological mechanism has yet been identified to explain their functions in different tissues. A genetic interaction between Dynamin and the Planar Cell Polarity mutants suggests that the planar cell polarity proteins may modulate Dynamin-dependent trafficking of E-cadherin to enable the dynamic remodeling of junctions. We furthermore show that the Planar Cell Polarity protein Flamingo can recruit the exocyst component Sec5. Sec5 vesicles also co-localizes with E-cadherin and Flamingo. Based on these observations we propose that during the hexagonal repacking of the wing epithelium these proteins polarize the trafficking of E-cadherin-containing exocyst vesicles to remodeling junctions. The work presented in this thesis shows that one of the basic cellular functions of planar cell polarity signaling may be the regulation of dynamic cell adhesion. In doing so, the planar cell polarity pathway mediates the acquisition of a regular packing geometry of Drosophila wing epithelial cells. We identify polarized exocyst-dependent membrane traffic as the first basic cellular mechanism that can explain the role of PCP proteins in different developmental systems.

The mechanisms that order cellular packing geometry are critical for the functioning of many tissues, but are poorly understood. Here we investigate this problem in the developing wing of Drosophila. The surface of the wing is decorated by hexagonally packed hairs that are uniformly oriented towards the distal wing tip. They are constructed by a hexagonal array of wing epithelial cells. We find that wing epithelial cells are irregularly arranged throughout most of development but become hexagonally packed shortly before hair formation. During the process, individual cell junctions grow and shrink, resulting in local neighbor exchanges. These dynamic changes mediate hexagonal packing and require the efficient delivery of E-cadherin to remodeling junctions; a process that depends on both the large GTPase Dynamin and the function of Rab11 recycling endosomes. We suggest that E-cadherin is actively internalized and recycled as wing epithelial cells pack into a regular hexagonal array. Hexagonal packing furthermore depends on the activity of the Planar Cell Polarity proteins. The Planar Cell Polarity group of proteins coordinates complex and polarized cell behavior in many contexts. No common cell biological mechanism has yet been identified to explain their functions in different tissues. A genetic interaction between Dynamin and the Planar Cell Polarity mutants suggests that the planar cell polarity proteins may modulate Dynamin-dependent trafficking of E-cadherin to enable the dynamic remodeling of junctions. We furthermore show that the Planar Cell Polarity protein Flamingo can recruit the exocyst component Sec5. Sec5 vesicles also co-localizes with E-cadherin and Flamingo. Based on these observations we propose that during the hexagonal repacking of the wing epithelium these proteins polarize the trafficking of E-cadherin-containing exocyst vesicles to remodeling junctions. The work presented in this thesis shows that one of the basic cellular functions of planar cell polarity signaling may be the regulation of dynamic cell adhesion. In doing so, the planar cell polarity pathway mediates the acquisition of a regular packing geometry of Drosophila wing epithelial cells. We identify polarized exocyst-dependent membrane traffic as the first basic cellular mechanism that can explain the role of PCP proteins in different developmental systems.