La prolifération cellulaire et la croissance tissulaire sont étroitement contrôlées au cours du développement. Chez la Drosophila melanogaster, ces processus sont régulés en partie par la kinase stérile-20 Slik (SLK et LOK chez les mammifères) et le suppresseur de tumeur Hippo (Hpo, MST1/2 chez les mammifères) dans les cellules épithéliales. La surexpression de la kinase Slik augmente la taille des tissus chez les mouches adultes. Cependant, les mutants slik-/- meurent avant d'avoir terminé leur développement. Lorsqu’elle est surexprimée dans les cellules épithéliales des ailes en voie de développement, cette protéine favorise la prolifération cellulaire. En outre, l'expression de Slik dans une population de cellules conduit à une surprolifération des cellules voisines, même quand elles sont physiquement séparées. Ceci est probablement dû à la sécrétion de facteurs de croissance qui stimulent la prolifération de manière paracrine. En utilisant des méthodes génétiques et transcriptomiques, nous essayons de déterminer les molécules et les mécanismes impliqués. Contrairement à ce qui a été publié, nous avons constaté que Slik ne transmet pas de signal prolifératif en inhibant le suppresseur de tumeur Merlin (Mer, NF2 chez les mammifères), un composant en amont de la voie Hippo. Plutôt, elle favorise la prolifération non-autonome et la croissance des tissus en signalisation par la kinase dRaf (la seule kinase de la famille Raf chez la drosophile). Nous prouvons que dRaf est nécessaire chez les cellules voisines pour conduire la prolifération chez ces cellules. De plus, nous avons utilisé le séquençage du transcriptome pour identifier de nouveaux effecteurs en aval de Slik. Ce qui permettra de mieux comprendre les effets de SLK et LOK chez les humains. / Cell proliferation and tissue growth are tightly controlled during development. In epithelial tissues in Drosophila melanogaster, these processes are regulated in part by the Sterile-20 kinase Slik (SLK and LOK in mammals) and the tumor suppressor Hippo (Hpo, MST1/2 in mammals). Slik overexpression leads to an increase in tissue size in flies, whereas, slik-/- mutants die before completing development. Overexpressing this protein in the developing wing disc epithelium promotes cell proliferation, consistent with the overgrown wing phenotype in the adults. Moreover, expression of Slik in one population of cells leads to an overproliferation of neighboring cells, even when they are physically separated by a central lumen. This can be explained by secretion of paracrine growth factors, stimulating non-autonomous proliferation that is specific to Slik. We used genetic and transcriptomic assays to define the molecules and mechanism involved in Slik-mediated signaling. Contrary to what has been suggested, we found that Slik does not promote proliferation through the tumor suppressor Merlin (Mer, NF2 in mammals), an upstream component of the Hippo pathway, nor through other components of the Hippo pathway. Rather, Slik promotes non-autonomous proliferation and tissue growth signaling through dRaf (the single Raf family kinase orthologue in Drosophila). We found that dRaf is required in the signal receiving cells to stimulate proliferation. We performed RNA-seq to identify novel downstream effectors of Slik. Characterizing the signaling pathway downstream of Slik in Drosophila will shed light on how SLK and LOK function in mammals, and provide insights into their potential involvement during development and in cancer.

Periciliary liquid (PCL) is a critical component of the respiratory system for maintaining mucus clearance. As PCL homeostasis is affected by evaporation and mechanical forces, which are in turn affected by various breathing conditions, lung morphology and ventilation distribution, the complex process of PCL depth regulation in vivo is not fully understood. We propose an integrative approach to couple a thermo-fluid computational fluid dynamics (CFD) model with an epithelial cell model to study the dynamics of PCL depth using subject-specific human airway models based on multi-detector row computed-tomography (MDCT) volumetric lung images. The thermo-fluid CFD model solves three-dimensional (3D) incompressible Navier-Stokes and transport equations for temperature and water vapor concentration with a realistic energy flux based boundary condition imposed at airway wall. A corresponding one-dimensional (1D) thermo-fluid CFD model is also developed to provide necessary information to the 3D model. Both 1D and 3D models are validated with experimental measurements, and the temperature and humidity distributions in the airways are investigated. Correlations for the dimensionless parameters of Nusselt number and Sherwood number are proposed for characterizing heat and mass transfer in the airways. As one of the key applications of the thermo-fluid CFD model, the water loss rates in the both 1D and 3D airway models are studied. It is found that the secondary flows formed at the bifurcations elevate the regional heat and mass transfer during inspiration and hence the water loss rate, which can only be observed in the 3D models. Among the three human airway models studied in both 1D and 3D, little inter-subject variability is observed for the distributions of temperature and humidity. However, the inter-subject variability could be dramatic for the distribution of water loss rate, as it is greatly affected by airway diameter and regional ventilation. A method is proposed to construct an ion-channel conductance model for both normal and cystic fibrosis (CF) epithelial cells, which couples an existing fluid secretion model with an existing nucleotide and nucleoside metabolism model (collectively named epithelial cell model). The epithelial cell models for both normal and CF are capable of predicting PCL depth based on mechanical stresses and evaporation, and are validated with a wide range of experimental data. With these two models separately validated and tested, the integrated model of the thermo-fluid CFD model and epithelial cell model is applied to MDCT-based human airway models of three CF subjects and three normal subjects to study and compare PCL depth regulation under regular breathing conditions. It is found that evaporative water loss is the dominant factor in PCL homeostasis. Between three types of mechanical forces, cyclic shear stress is the primary factor that triggers ATP release and increases PCL depth. In addition, it is found that that greater diameters of the airways in the 4th-7th generations in CF subjects decrease evaporative water loss, resulting in similar PCL depth as normal subjects. Under regular breathing conditions, the average PCL depths of normal and CF is around 6 to 7 µm, with mechanical forces play a greater role in regulating CF PCL depth. Comparing to 7.68 µm normal base level (considered as optimum PCL depth), this average PCL depth is about 8 to 21% lower. This might suggest that mechanical forces alone cannot entirely balance evaporative water loss, and other mechanisms might be involved.

Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή (EMT – epithelial to mesenchymal transition) είναι ένας τύπος επιθηλιακής πλαστικότητας που χαρακτηρίζεται από μακράς διάρκειας φαινοτυπικές και μοριακές αλλαγές στο επιθηλιακό κύτταρο ως αποτέλεσμα μιας διαδικασίας διαφοροποίησης προς κύτταρο μεσεγχυματικού τύπου. Η μοριακή αυτή διεργασία φαίνεται πως είναι θεμελιώδης κατά την μετάσταση επιθηλιακών καρκίνων και αποσκοπεί στην απόκτηση από τα καρκινικά κύτταρα φαινοτυπικών χαρακτήρων που τους δίνουν την δυνατότητα διείσδυσης στους ιστούς. Το ΕΜΤ, εκτός από την μετάσταση, αποτελεί βασική διεργασία τόσο στην εμβρυική ανάπτυξη όσο και στις παθολογικές καταστάσεις της φλεγμονής και της επούλωσης. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι μια πλοήγηση μέσα από την βιβλιογραφία που αφορά το φαινόμενο ΕΜΤ και τις επιμέρους διεργασίες που το πλαισιώνουν. Στην πρώτη ενότητα θα γίνει παρουσίαση των μορίων που αναλαμβάνουν τον ρόλο της σηματοδότησης του φαινομένου το οποίο στη συνέχεια εξελίσσεται μέσα από την ενεργοποίηση δεδαλώδων σηματοδοτικών μονοπατιών. Θα παρακολουθήσουμε ακόμα την μετάδοση του σήματος μέσω των κομβικών μορίων αυτών των μονοπατιών ως τον πυρήνα όπου το σήμα απαρτιώνεται αλληλεπιδρώντας με μεταγραφικούς παράγοντες που ρυθμίζουν την έκφραση πρωτεϊνών σχετιζόμενων με την μετατροπή του επιθηλιακού κυττάρου. Στην δεύτερη ενότητα της εργασίας θα γίνει αναφορά στις δομικές και λειτουργικές αλλάγές του επιθηλιακού κυττάρου που του εξασφαλίζουν την μεταναστευτική δυναμική. Πιο συγκεκριμένα θα παρακολουθήσουμε πως το επιθηλιακό κύτταρο χάνει τη συνοχή του με το ‘περιβάλλον’ του εκφεύγοντας ταυτόχρονα της απόπτωσης. Επιπλέον θα εξετάσουμε την αναδιαμόρφωση του κυτταροσκελετού και την έκφραση νέων πρωτεϊνών με σπουδαία συμμετοχή στο φαινόμενο. Τέλος θα γίνει αναφορά στην φαινοτυπική μετατροπή που επιφέρει το φαινόμενο ΕΜΤ στο στρώμα που περιβάλλει τον καρκίνο και πως αυτή με τη σειρά της συνεισφέρει στα δίαφορα μοριακά γεγονότα που συνιστούν το φαινόμενο. Η μετάσταση είναι μια ραγδαία εξέλιξη στην αδυσώπητη πορεία του καρκίνου. Η κατανόησή της λοιπόν σε μοριακό επίπεδο είναι ζήτημα νευραλγικής σημασίας που ξεφεύγει απο τα πλαίσια του απλού ακαδημαϊκού ενδιαφέροντος. Ο χειρισμός των μοριακών μηχανισμών για τον έλεγχο της μετάστασης θα μπορεί να αποτελέσει το στοίχημα για την ΄΄μοριακή χειρουργική΄΄ του μέλλοντος. / Epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a type of epithelial cell plasticity which is characterized by long lasting phenotypic and molecular modifications of the epithelial cell as a result of a transforming procedure leading to a cell of mesenchymal type. This molecular procedure seems to be pivotal for the metastasis of epithelial cancers and its attribution to the epithelial cells is the gain of phenotypic characters which enable them to invade the tissues. EMT apart from metastasis is also an important molecular phenomenon during embryogenesis and inflammation. The target of this project is a scan through the recent bibliography about EMT. Specifically the project’s first part is going to present the molecules that induce the phenomenon followed by the activation of the complicated signaling pathways of the cell. These paths which are consisted of nodal molecules lead the sing towards the nucleus where it interacts with transcription factors. The conclusion is the regulation of the transcription of some important genes for the phenotypic alteration of the epithelial cell to a cell with mesenchymal characters. The next subject with which this project is going to deal is the thorough presentation of the alterations of the epithelial cell. These include basically the abolishment of the adherence junctions and the reconstruction of the cytoskeleton with the formation of new structures such as filopodia and lamellipodia which endows the cell with the potential of kinesis. Additionally the transformed cells produce new proteins like N-cadherin and vimentin. They also modify the production of a family of proteins with unique importance for the EMT, the so called metalloproteinases. Moreover the cell which has gone through the impact of EMT phenomenon has the ability to induce neovascular formation and at the same time acquires molecular mechanisms to avoid the programmed cell death, known as apoptosis. Finally the transformed epithelial cell implies a phenotypic modification even to the surrounding stroma of the cancer with which the epithelial cells constitute a functional harmonic unit. From one hand the modification of the stroma activates it and the activated stroma from the other hand implies an intense impact to the most molecular subjects that are related to EMT. Metastasis is a rapid development in the ominous course of cancer. The effort to deceive the molecular basis of this phenomenon is not a subject of simple academic interest since the exploit of the molecular mechanisms so as to gain the control of metastasis could be the ‘bet’ for a futuristic ‘molecular surgery’.

PurposeThe purpose of this pilot study was to explore nutritional injury in the context of oral mucositis (OM). It was a beginning look at oral L-glutamine (L-Gln) treatment efficacy through investigation of three "Reaction-to-Nutritional Injury" hypotheses defining OM as a localized secondary nutritional disorder of deficiency (Van Itallie, 1977) resulting from absence of/limited nutritional collateral systems (Kight, 1994):(1) OM severity and human buccal epithelial cell glutamine synthetase (HBEC GS) abundance,(2) HBEC GS abundance and L-Gln treatment, and(3) OM severity and L-Gln treatment.Patients and MethodsThree female colorectal cancer (CRC) outpatients between 61 and 70 years of age receiving FOLFIRI chemotherapy regimen and diagnosed with grades 1 and 2 OM were followed daily throughout treatment cycles and randomly assigned into a two-week mouthwash regimen of 1.0 gm/m2 qid L-Gln or placebo. Treatment crossover occurred every two weeks without defined washout periods. Four controls were recruited as controls for single Western blot (WB) analyses.ResultsOral L-Gln effect on OM severity was statistically significant in all three study participants, although two of the relationships had positive direction. Treatment and OM severity were moderately correlated with a negative direction in one patient. Glutamine appeared to be most efficacious in severe grade 2 OM erythema. Western blot analysis demonstrated absence of HBEC GS activity in cancer patients receiving FOLFIRI treatment for colorectal cancer suggesting competitive inhibition of GS enzyme by chemotherapy. Higher WB bands observed at 55 and 66 kDa may be O-linked glycosylation posttranslational modifications, a possible explanation for the Gln-influenced mechanism of Hsp70 biosynthesis and apoptosis prevention. This may be suggestive of compression of the nutritional injury clinical horizon from stage 4 to stage 1 or 2 where adaptation to absence of/limited nutritional collateral systems theoretically begins after chemotherapy insult. An extended definition of nutritional injury may be the acquired loss of nutritional status at the biomolecular level by way of drug-induced disruption of normal, adaptive metabolic pathways resulting in absence of/limited HBEC GS abundance affecting Gln and Hsp70 availability. This may suggest the need for preemptive L-Gln treatment prior to initiation of a 5-fluorouracil-based chemotherapy regimen.

L’IL-17 est une cytokine essentielle dans la défense de l’organisme contre de nombreuses bactéries pathogènes extracellulaires, comme Siaphylococcus aureus qui est un agent majeur des mammites des ruminants, en agissant en particulier sur les cellules épithéliales. L’objectif du travail était de tester l’hypothèse d’un rôle de i’IL-17 dans la protection de la mamelle en caractérisant la réponse des cellules épithéliales mammaires bovines (CEMb) à l’IL-17A et à l’IL-17F. Ces cytokines bovines ont été utilisées seules ou en combinaison avec des agonistes du système immunitaire inné produits par S. aureus, le muramyl dipeptide (MDP) et l’acide lipotéichoïque (LTA). Une première étude a montré que le LTA et le MDP exercent un effet synergique dans la mamelle et sur les CEMb en culture. Le tissu mammaire et les CEMb expriment le récepteur pour l’IL-l7A et F, et les CEMb ont répondu à i’lL-l7A et l’IL-l7F, bien que de façon modérée. Les réponses ont été sensiblement augmentées par la combinaison de l’IL-17 avec le LTA ou le MDP. Les réponses se caractérisent par une production de chimiokines capables d’attirer les polynucléaires neutrophiles et les leucocytes mononucléés, ainsi que par une surexpression de gènes à activités antibactériennes. Par contre, les CEMb ne produisent pas de cytokines inflammatoires. Ces résultats indiquent que i’IL-l7 est adaptée à un fonctionnement en milieu septique et ales capacités pour jouer un rôle dans la protection de la mamelle contre les infections staphylococciques. / Through its activity on epithelial cells, interleukin-17 is a pivotai cytokine for the host defense against several extracellular pathogens, such as Siaphylococcus aureus that is a major agent of mastitis of ruminants. The investigation aimed at evaluating the role of IL-17 in udder protection by characterizing the response of bovine mammary epithelial cells (bMEC) to IL-17A and IL-17F. These bovine cytokines were used either alone or in combination with one of two innate immune system agonists associated with S. aureus, muramyldipeptide (MDP) or lipoteichoic acid (LTA). The first study showed that LTA synergized with MDP to recruit neutrophils in the mammary gland and to stimulate bMEC. A second study established that mammary tissue and bMEC in culture express the IL-17 receptor, and that bMEC respond to IL-17A and IL-17F, although with a moderate intensity. The response was noticeably augmented by the combination of IL-17 with LTA or MDP. The response was characterized by the production of chemokines able to attract neutrophils but also mononuclear leukocytes, as well as by an overexpression of genes endowed with antibacterial activity. Remarkably, bMEC did not release pro inflammatory cytokines. These results indicate that IL-17A and IL-17F are well suited for operating in a septic environment and have the potential to play a role in udder protection against staphylococcal infections.

Le projet de ma thèse a consisté à étudier chez les nouveau-nés la réponse des cellules épithéliales intestinales (IEC) en microARN (miR) et en peptides antimicrobiens (PAM) dans le contexte de l’infection par Cryptosporidium parvum. Ce protozoaire monoxène se développe uniquement dans les IEC et affecte plus particulièrement les nouveau-nés et les individus immunodéprimés. Nous avons étudié la réponse en miR dans les IEC après infection par C. parvum. La comparaison des réponses obtenues dans les IEC in vitro et in vivo nous a permis de montrer que l’expression du miR-181d-5p est diminuée durant l’infection et que cette diminution d’expression lèverait l’inhibition de l’expression des facteurs anti-apoptotiques OPG et BCL2, favorisant la survie du parasite dans les IEC. Nous avons également caractérisé l’impact de C. parvum sur l’expression des PAM chez le nouveau-né et leur rôle durant l’infection. Nous avons mis en évidence que l’infection entraine une forte modification de l’expression des PAM. Notre attention a été retenue par la diminution, surprenante, de l’expression de la chimiokine antimicrobienne CCL20 et de la cathélicidine CRAMP au cours de l’infection. Pour ces deux peptides, nous avons montré qu’une administration aux souriceaux réduisait significativement la charge parasitaire. Nous avons pu montrer que la protection induite par ces deux molécules antimicrobiennes résultait de leur activité parasiticide sur C. parvum. Ainsi, leur diminution d’expression semble être favorable au développement du parasite et nous avons suggéré qu’elle puisse être induite par le parasite pour échapper à cette activité parasiticide avec notamment la modulation de certains miR. / The aim of my thesis was to study in the mouse model, the intestinal epithelial cell (IEC) response during neonatal Cryptosporidium parvum infection with a focus on microRNAs (miR) and antimicrobial peptides (AMP) response. C. parvum is a protozoan parasite that affects preferentially newborn, young or immunocompromised adult and completes its life cycle only in IECs. In a first part, we studied the expression of miRs in IEC during C. parvum infection. We compared the responses between in vitro infected IEC and IECs purified from infected neonatal mice and observed a decrease of miR-181d-5p expression. This reduced expression of miR-181d-5p was associated with an upregulation of the mRNA coding for two putative targets OPG and BCL2 which are anti-apoptotic agents that may favor parasite survival in IEC. This functional relation between miR-181d-5p and OPG was next demonstrated by using reporter dual-luciferase assay. In a second part of my thesis, we characterized the AMP expression profile and studied their role during C. parvum infection in neonates. We showed that infection up-regulates a broad expression of AMP except for CCL20 and CRAMP cathelicidin for which mRNA expression was decreased. We next choose to focus our work on these two molecules and reported that administration of CCL20 and CRAMP to infected neonatal mice significantly reduced the number of parasites in the intestine through a direct killing activity on free stages of the parasite. As the decreased expression of these two AMPs during infection seems to favor the development of the parasite, this could be an escape mechanism developed by C. parvum that may occur through the modulation of miR.

Le lait est produit par les cellules épithéliales mammaires (CEM). La quantité de lait produit est déterminée par le nombre de CEM et leur activité métabolique. Le nombre de CEM dépend de l’équilibre entre la prolifération cellulaire et l’apoptose. Le processus d’exfoliation, défini comme le décrochage des CEM de l’épithélium mammaire et leur évacuation dans le lait, a été proposé comme participant aussi à la régulation du nombre de CEM. Les objectifs de cette thèse étaient d’identifier les mécanismes biologiques impliqués dans la régulation de ce processus et d’étudier son rôle dans la régulation du nombre de CEM et son influence sur la production laitière. Nos résultats montrent qu’une partie des CEM est exfoliée entre deux traites consécutives.Cependant, la majorité des CEM sont exfoliées au moment de la traite suite à la contraction des cellules myoépithéliales et à la perte d’intégrité de l’épithélium induites par la décharge d’ocytocine. Le cortisol, au contraire, participerait à la restauration de l’intégrité de l’épithélium mammaire après la fin de la traite et limiterait l’exfoliation. Nous avons montré que les variations du taux d’exfoliation étaient opposées aux variations de production laitière dans le cas d’une restriction alimentaire et après la fin d’un traitement à l’hormone de croissance mais pas dans le cas d’un changement de fourrage, de l’inhibition de la prolactine et pendant un traitement à l’hormone de croissance. Le processus d’exfoliation des CEM participe donc à la régulation de la production laitière mais pas de façon systématique. / Milk is synthesized by mammary epithelial cells (MEC). Milk yield is determined by the number of MEC in the mammary gland and the metabolic activity of these cells. It is well known that MEC number depends on the balance between cell proliferation and apoptosis. The MEC exfoliation process, defined as the shedding of MEC from the mammary epithelium into milk, is another process that might participate in the regulation of MEC number in the udder and thus in milk yield variations. The aims of this thesis were to identify the mechanisms that regulate the exfoliation process and to study the potential role of this process in regulating the number of MEC and milk yield.Our results showed that some MEC are exfoliated between milkings. Most of the MEC are, however, exfoliated during milking as a consequence of the myoepithelial cell contraction and the disruption of mammary epithelium integrity, both of which are caused by milking-induced oxytocin release. Cortisol may play a role in limiting MEC exfoliation by restoring mammary epithelium integrity after milking. We showed that the exfoliation process participates in regulating milk yield during feed restriction and after a treatment with bovine growth hormone but did not participate in regulating milk yield when forage in the ration was changed, when prolactin secretion was inhibited, or during a treatment with bovine growth hormone. These results suggest that the MEC exfoliation process likely participates in regulating milk yield but not systematically.

TRAF4 est un gène fréquemment surexprimé dans les carcinomes suggérant qu’il y joue un rôle. Tandis que la protéine TRAF4 est majoritairement localisée dans les jonctions serrées (JS) des cellules épithéliales mammaires (CEM) normales, elle s’accumule dans le cytoplasme des CEM malignes. Dans cette étude, nous montrons que TRAF4 possède un nouveau domaine liant les phosphoinositides (PIP) et que ce dernier est requis pour son recrutement aux JS. Des analyses moléculaires et structurales ont montré que le domaine TRAF de TRAF4 forme un trimère pouvant lier jusqu’à trois molécules de lipides grâce à des résidus basiques présents à la surface. Des études cellulaires indiquent que TRAF4 régule négativement les JS et augmente la migration cellulaire. Ces deux fonctions sont dépendantes de sa capacité à lier les PIPs. Notre travail suggère que la surexpression de TRAF4 pourrait contribuer à la progression des cancers du sein en déstabilisant les JS et en favorisant la migration cellulaire. / TRAF4 (tumor necrosis factor (TNF) receptor-associated factor 4) is frequently overexpressed in carcinomas suggesting a specific role in cancer. While TRAF4 protein is predominantly found at tight junctions (TJ) in normal mammary epithelial cells (MEC), it accumulates in the cytoplasm of malignant MEC. How TRAF4 is recruited and functions at TJ is unclear. Here we show that TRAF4 possesses a novel phosphoinositide (PIP)- binding domain crucial for its recruitment to TJ. Molecular and structural analyses revealed that the TRAF domain of TRAF4 exists as a trimer which binds up to 3 lipids using basic residues exposed at its surface. Cellular studies indicated that TRAF4 acts a negative regulator of TJ and increases cell migration. These functions are dependent from its ability to interact with PIPs. Our results suggest that TRAF4 overexpression might contribute to breast cancer progression by destabilizing TJ and favoring cell migration.

Abstract Integrins are a large family of αβ-heterodimeric cell adhesion receptors of which the cell type specific expression defines the extracellular matrix (ECM) binding properties of different adherent cell types. In addition to various growth factors and their receptors, epithelial morphogenesis is also executed by dynamic changes in the chemical composition and physical properties of the ECM that controls the shape and behavior of the associated cells via integrin mediated adhesion and signalling. Epithelial cell polarity and contractility are central mechanisms of epithelial shape determination and are established upon spatially, mechanically and chemically sensitive integrin signals of the microenvironment. The functional hierarchy between different integrin heterodimers and their ECM ligands in organizing these tasks has not been systematically addressed. In order to study the relative roles of different integrins, we set up a loss-of-function screen of co-expressed integrin subunits in the Madin-Darby canine kidney (MDCK) epithelial cell line. By analyzing MDCK cystogenesis in three-dimensional (3D) ECMs, we were able to establish a model of how epithelial polarity is organized: cell adhesion either by α2β1- or α6β4-integrins defines the orientation of cell polarity and coordinated functions of α2β1- and α3β1-integrins mediate the establishment of epithelial lumens via cavitation and hollowing, respectively. By analyzing the spreading of MDCK cells, we established that epithelial cell contractility is based on synergistic functions of β1-integrins that mediate cell adhesion and αV-integrins that facilitate ECM rigidity sensing. We also discovered that the hemidesmosomal integrin α6 and integrin β4 did not require heterodimerization to be transported to the plasma membrane (PM) and that integrin β4 may support laminin assembly to the basement membrane (BM) independently of integrin α6. / Tiivistelmä Integriinit ovat suuri molekyyliperhe αβ-heterodimeerisiä adheesioreseptoreja. Integriinit ilmentyvät eri tavoin eri solutyypeissä, ja tämä säätelee sitä, miten solut tarttuvat ja reagoivat erilaisiin soluväliaineisiin. Tällä tavalla integriinit ja soluväliaine osallistuvat myös epiteelimorfogeneesiin lukuisten kasvutekijöiden ja niiden reseptoreiden lisäksi. Epiteelimorfogeneesissä etenkin solujen polarisaatio ja solujen supistuminen ovat tärkeitä tapahtumia, joiden ohjaukseen integriinit ja soluväliaine osallistuvat. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää eri integriinien ja niiden soluväliaineligandien toiminnallista hierarkiaa epiteelimorfogeneesissä, etenkin solujen polarisaatiossa ja supistumisessa. Integriinien keskinäisten roolien selvittämiseksi hiljensimme ilmentyvät integriinialayksiköt yksitellen munuaisen epiteelisolulinjasta RNA-häirinnän avulla. Mallina epiteelimorfogeneesille käytimme hyväksi munuaisepiteelisolujen kykyä muodostaa rakkularakenteita kolmiulotteisessa soluväliaineessa viljeltyinä. Näitä rakenteita analysoimalla pystyimme muodostamaan mallin siitä, miten polarisoitunut epiteelirakenne organisoituu: α2β1- tai α6β4-integriinien välittämä adheesio tarvitaan solujen polariteetin orientoimiseen ja α2β1- ja α3β1-integriinien yhteistoiminta tarvitaan epiteelisen rakkulan tyhjän sisäosan muodostumiseen, joko apoptoosin tai polarisoituneen kalvokuljetuksen kautta. Tutkimalla solujen levittäytymistä jäykälle kaksiulotteiselle alustalle pystyimme määrittämään, että epiteelisolun supistuminen pohjautuu β1-integriinien välittämän adheesion ja αV-integriinien välittämän väliaineen jäykkyyttä aistivien signaalien yhteistoimintaan. Havaitsimme myös, että hemidesmosomaalisten integriinien α6 ja β4 sekretioon ei tarvittu näiden keskinäistä heterodimerisaatiota ja integriini β4:llä saattaa olla integriini α6:sta riippumaton rooli laminiinin kokoamisessa tyvikalvoon.

La recherche sur la fonction de lactation est indispensable pour la filière laitière. La glande mammaire est un organe composé de cellules épithéliales, de cellules myoépithéliales, de fibroblastes, d’adipocytes et de cellules endothéliales. L’identification et l’évolution en dynamique des populations cellulaires dans la glande mammaire bovine au cours la lactation reste encore à ce jour méconnues. Les objectifs de cette thèse ont été 1) l’obtention d’un panel des biomarqueurs pour identifier les différentes cellules dans la glande mammaire bovine et 2) le suivi de leur évolution au cours d’un cycle de lactation. Les biomarqueurs de surface (CD49f, EpCAM, CD24 et CD10) ont permis de phénotyper deux lignées mammaires bovines. Nous avons également utilisé ces biomarqueurs pour phénotyper les cellules dans la glande mammaire bovine au cours d’un cycle de lactation.Dans cet objectif, des biopsies ont été prélevées sur 5 vaches laitières primipares à quatre étapes durant la lactation. Après la digestion des biopsies, les cellules obtenues ont été marquées et phénotypées par cytométrie en flux. L’analyse des résultats montre des corrélations positives entre les populations cellulaires CD49f+ et CD49f+/CD24- avec la production laitière. Nous avons mis en évidence une population cellulaire CD49f-/EpCAM- qui augmente au cours de la lactation. Ces résultats suggèrent qu’à partir de l’utilisation de biomarqueurs il est possible d’identifier et phénotyper l’évolution de différentes cellules pendant la lactation dans la glande mammaire bovine. / Research of lactation function of the bovine mammary gland remains essential in dairy farming. The mammary gland is an organ composed of epithelial cells, myoepithelial cells, fibroblasts, adipose cells and endothelial cells. The identification and evolution of cell populations in the bovine mammary gland during lactation is currently unknown. The objectives of this thesis were 1) to obtain a panel of biomarkers capable of identifying different cells within the mammary gland 2) to follow the evolution of these cells throughout a lactation cycle. The cell surface biomarkers (CD49f, CD24, CD10 and EpCAM) allowed us to phenotype two bovine mammary cell lines. We also used these cell biomarkers to phenotype cell populations during lactation.For this objective mammary gland explants were obtained by biopsies taken on 5 primiparous lactating cows at four different times during lactation. After the biopsies were digested, the cells obtained were phenotyped by flow cytometry. Analysis of the results revealed a positive correlation between the CD49f+ and CD49f+/CD24- cell populations and milk yield. We also found evidence that one cell population (CD49f-EpCAM-) was increased during lactation. In general these results suggest that biomarker expression can be utilized to identify the phenotype and the evolution of different cell types during lactation in the bovine mammary gland.