La caséine [bêta] (CN-[bêta]) et la caséine [alpha]s1 (CN-[alpha]s1) du lait de jument possèdent un taux variable de phosphorylation et sont de bons modèles d’étude de l’influence du degré de phosphorylation et de la séquence peptidique sur la chélation de caséinophosphopeptides (CPP) avec des minéraux d’intérêt nutritionnel. Avant d’envisager une telle étude, la structure des caséines doit être déterminée précisément. Notre travail a été consacré à la caractérisation de variants post-transcriptionnels et post-traductionnels de CN-[alpha]s1 et de CN-[bêta]. Après fractionnement chromatographique et analyse par spectrométrie de masse, la CN-[alpha]s1 entière, trois variants d’épissage alternatif des exons 7 et 14 de la CN-[alpha]s1 et quatre variants délétés du résidu Gln91, résultat de l’utilisation d’un site d’épissage cryptique, ont été identifiés dans le lait équin. Nous avons montré que le degré de phosphorylation de ces isoformes varie de 2 à 8 groupes phosphates. Au total, 36 isoformes différentes de CN-[alpha]s1 ont été caractérisées. La cartographie bidimensionnelle de la CN-[bêta] a été établie avec précision après avoir isolé par chromatographie chacun des variants de phosphorylation (possédant de 3 à 7 groupes phosphates) et après avoir caractérisé les formes de CN-[bêta] modifiées par désamidation non enzymatique du résidu Asn135. Des CPP trypsiques de chaque variant de phosphorylation ont été préparés avec une technique récente de chromatographie d’affinité au dioxyde de titane, ce qui a permis de localiser par spectrométrie de masse en tandem les sites phosphorylés de la CN-[bêta] (Ser9, Ser10, Thr12, Ser18, Ser23, Ser24, Ser25) et de montrer que la phosphorylation de la CN-[bêta] n’est pas aléatoire mais séquentielle / Equine [bêta]-casein ([bêta]-CN) and [alpha]s1-casein ([alpha]s1-CN) have a variable phosphorylation degree and are good models for the study of the influence of phosphorylation degree and peptide sequence on chelation of caseinophosphopeptides (CPP) with minerals of nutritional interest. Before considering such study, structure of caseins must be precisely determined. Our work has been devoted to the characterization of post-transcriptional and post-translational variants of [alpha]s1-CN and [bêta]-CN. Concerning [alpha]s1-CN, the full-length protein, three alternative splicing variants involving exons 7 and 14 and four variants involving cryptic splice site resulting in deletion of residue Gln91 have been identified in mare’s milk after chromatographic fractionation and mass spectrometric analysis. The phosphorylation degree of these variants varies between 2 and 8 phosphate groups. Finally, 36 isoforms of [alpha]s1-CN have been identified. Isolation of each phosphorylation variant (having 3 to 7 phosphate groups) of [bêta]-CN by chromatography, and characterization of modified forms of [bêta]-CN by non enzymatic deamidation of residue Asn135 permits the establishment of bidimensional cartography of [bêta]-CN with precision. After hydrolysis by trypsin, CPP of each phosphorylation variant have been prepared by affinity chromatography to titanium dioxide, a recent technology, which allowed to locate by mass tandem spectrometry the phosphorylated sites of [bêta]-CN (Ser9, Ser10, Thr12, Ser18, Ser23, Ser24, Ser25). It was shown that the phosphorylation of [bêta]-CN is not a random process but follows a sequential way

Les pemphigus sont des maladies auto-immunes spécifiques d'organe qui affectent la peau et les muqueuses. Ils sont caractérisés par la production d'autoanticorps pathogènes dirigés contre des protéines du desmosome, plus particulièrement, les desmogléines qui permettent l'adhésion entre eux des kératinocytes de l'épiderme. Au cours des pemphigus superficiels (PS), la réponse auto-immune est dirigée contre la desmogléine 1 (Dsg1). Chez les malades atteints de PS, des lymphocytes T autoréactifs vis à vis de la Dsg1 sont présents et interviennent dans la production d'autoanticorps anti-Dsg1. Cet autoantigène est aussi la cible de la réponse auto-immune au cours d'autres formes de pemphigus tels que les pemphigus vulgaire et paranéoplasique et par conséquent, semble jouer un rôle clé dans ces maladies. Depuis plus d'une décennie, le rôle de l'autoantigène lui-même dans l'initiation, la propagation et la pérennisation de la réponse auto-immune a été conforté par de nombreux arguments expérimentaux. En nous appuyant sur ce concept, nous avons entrepris d'étudier l'intervention de la Dsg1 dans les mécanismes physiopathologiques qui concourent au développement des pemphigus. Dans un premier temps, nous avons démontré l'expression dans l'épiderme humain, d'une isoforme tronquée de la Dsg1 générée par épissage alternatif des transcrits DSG1. Cette Dsg1 soluble est porteuse d'une séquence peptidique spécifique qui se fixe avec une forte affinité à certaines molécules HLA de classe II de susceptibilité au PS en particulier, à la molécule DRB1*0102. Ce peptide est par ailleurs capable d'induire la prolifération de cellules mononuclées du sang périphérique chez 50% des malades atteints de la forme sporadique de PS. Ces patients expriment des allèles HLA de classe II associés à la maladie et deux d'entre eux sont porteurs de la molécule DRB1*0102. Ainsi, la modification de la Dsg1 par épissage alternatif pourrait-elle intervenir dans la rupture de la tolérance au niveau du compartiment T chez les individus prédisposés génétiquement par l'expression de certains allèles HLA de classe II et in fine, conduire à l'initiation d'une réponse auto-immune B dirigée contre la Dsg1. En second lieu, nous avons observé une diversification de la réponse anticorps chez des souris normales immunisées avec la région extracellulaire recombinante de la Dsg1. Les animaux immunisés produisent non seulement des IgG dirigées contre la Dsg1 mais aussi, contre d'autres protéines de l'épiderme. Nous avons dérivé cinq anticorps monoclonaux à partir des splénocytes isolés de ces souris et montré que trois d'entre eux sont dirigés spécifiquement contre la Dsg1. Les deux autres, 10A1 et CK1, ne réagissent pas avec la Dsg1 mais reconnaissent des protéines épidermiques de plus haut poids moléculaire, compatible avec ceux des autoantigènes de la famille des plakines spécifiquement reconnus par les anticorps au cours du pemphigus paranéoplasique, e.g. l'envoplakine et la périplakine. Grâce à une analyse protéomique ciblée combinant l'immunocriblage d'une carte protéique 2D d'épiderme humain et la spectrométrie de masse MALDI-ToF, nous avons montré que la protéine cible du 10A1 est l'envoplakine, et que le CK1 reconnaît à la fois l'envoplakine et la périplakine. Ainsi, en accord ce modèle expérimental murin, la réponse B anti-Dsg1 pourrait-elle gouverner la réponse vis à vis d'autres protéines du desmosome en particulier, les plakines, mimant de ce fait la diversité de la réponse auto-immune B observée au cours du pemphigus paranéoplasique. Enfin, nous démontrons par des analyses en PCR que l'ARNm de la Dsg1 est exprimé dans le thymus humain normal, que son expression augmente avec l'âge et de ce fait, que l'absence de l'expression thymique de cette autoantigène ne constitue pas l'origine de la rupture de la tolérance qui concoure au développement des PS. Nos résultats mettent en exergue le rôle la Dsg1 dans le processus auto-immun au cours des pemphigus, d'une part, à la phase d'initiation, avec l'intervention de cet autoantigène modifié par épissage alternatif dans la réponse lymphocytaire T et d'autre part, à la phase de propagation, avec la diversification de la réponse anticorps vis à vis d'autres antigènes desmosomiaux induite chez des souris normales immunisées avec cet autoantigène.

Le vieillissement est un processus complexe qui peut être influencé par des facteurs environnementaux et génétiques. Le syndrome progéroïde de Hutchinson-Gilford (HGPS ou progéria) fourni une preuve irréfutable de l'implication de l'épissage dans le processus de vieillissement. La progéria est une maladie due à une mutation hétérozygote silencieuse qui renforce l'utilisation d'un site 5' d'épissage interne dans l'exon 11 de l'ARN pré-messager LMNA, ce qui entraîne la production d'une protéine tronquée appelée «progérine». Le défaut d'épissage du gène LMNA a aussi lieu dans les cellules de personnes âgées, et la correction de ce défaut permet un sauvetage partiel des anomalies qu'il provoque. Ceci fait de l'ARN pré-messager LMNA une cible très attractive pour des thérapies ayant pour but de corriger l'épissage. Mes travaux de thèse ont montré que cette mutation silencieuse active un site d'épissage 5' dans l'exon 11 en changeant la structure de l'ARN. Ce changement de structure facilite l'interaction de la snRNP U1 avec le site d'épissage et permet ainsi sa modulation par les protéines SR SRSF1 et SRSF6. J'ai aussi participé à la caractérisation d'un nouveau modèle murin qui reproduit l'altération d'épissage des patients HGPS au niveau du gène Lmna souris. De façon surprenante, ce modèle récapitule tous les phénotypes du syndrome HGPS. Les souris homozygotes, dans lesquelles la plupart de la lamine A est convertie en progérine, ne vivent pas plus de 5 mois, alors que les souris hétérozygotes vivent autour d'un an et que les contrôles sauvages vivent deux ans. Étonnamment, des souris qui n'expriment ni la lamine A ni la progérine, mais uniquement de la lamine C, vivent plus longtemps que les souris contrôle, suggérant que la lamine A et la progérine, qui sont produites à partir du même transcrit, participent à la régulation de la durée de la vie. De plus, la caractérisation initiale des souris HGPS indique que l'expression de la progérine est délétère pour le tissu adipeux, établissant ainsi un lien inattendu entre l'épuisement du tissu adipeux et le vieillissement accéléré. Ce nouveau modèle murin est actuellement en train d'être utilisé pour des approches de modulation de l'épissage aberrant du gène LMNA avec des oligonucléotides antisense et des petites molécules chimiques. / Aging is a complex cellular and organismal process that can be influenced by environmental as well as genetic factors. A striking proof-of-concept that splicing regulation plays an important role in the aging process is provided by Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS), a disease caused by a heterozygous silent mutation that enhances the use of an internal 5' splice site in exon 11 of LMNA pre-mRNA and leads to the production of a truncated protein called “progerin”. The LMNA splicing defect also occurs with increased frequency in cells from healthy aged individuals and correction of this defect leads to partial reversal of age-related dysfunction. This makes LMNA pre-mRNA an attractive target for splicing-correction therapies. During my PhD thesis I have characterized the splicing mechanism responsible for progerin production and demonstrated that this process is conserved from mouse to human. I have found that HGPS mutation changes the accessibility of the exon 11 internal 5' splice site, allowing its modulation by U1 snRNP and a subset of SR proteins, namely SRSF6 and SRSF1. I have also participated to the characterization of a new mouse model reproducing human HGPS splicing alteration in the mouse Lmna gene. Strikingly, this model recapitulates all phenotypic manifestations of HGPS. The homozygous mice, where most lamin A is converted to progerin, lived no longer than 5 months, whereas heterozygous mice lived in average one year and wild type littermates up to two years. Unexpectedly, mice expressing neither lamin A nor progerin, but only lamin C, lived longer than wild type littermates mice, suggesting that lamin A and progerin which are produced from the same transcript, control critical steps of lifespan. Furthermore, initial characterization of HGPS mouse model indicated that progerin expression is deleterious for adipose tissue, establishing an unexpected link between adipose tissue depletion and accelerated aging. The new mouse model is currently being used for pharmacological modulation of LMNA aberrant splicing by antisense oligonucleotides and small molecules.

Le VEGF-A est l'un des facteurs de croissance les plus importants au cours de la néo-angiogénèse tumorale. Ce rôle en a fait une cible de choix pour le développement de thérapies. Ainsi, différents médicaments le ciblant (Bevacizumab, AvastinR) ou ciblant ses voies de signalisation (inhibiteurs des récepteurs VEGFR) sont actuellement utilisés en clinique, notamment dans les adénocarcinomes pulmonaires. Cependant, malgré des résultats initiaux prometteurs, un grand nombre de patients apparaissent d'emblée résistants ou échappent à ces thérapies, voir même développent des tumeurs plus agressives. A ce jour, il n'existe aucun moyen d'identifier les patients susceptibles de répondre à ces thérapies. Récemment, de nouveaux variants d'épissage du VEGF-A issus d'un épissage alternatif différentiel au niveau du dernier exon ont été identifiés, les isoformes VEGFxxxb. A l'inverse des VEGFxxx, ces variants sont anti-angiogéniques. Si les effets paracrines des isoformes du VEGF-A sur les cellules endothéliales ont été bien caractérisés, bien peu d'études se sont penchées sur leurs effets autocrines sur les cellules tumorales qui expriment à leur surface les récepteurs VEGFR1 et VEGFR2. Dans ce contexte, le but principal de notre étude était de déterminer le statut d'expression et les fonctions biologiques de l'isoforme VEGF165b dans les tumeurs primaires et dans des modèles cellulaires dérivés de Carcinomes Pulmonaires Non à Petites Cellules (CBnPCs). Nos résultats identifient des profils d'expression variables du VEGF165b chez les patients atteints de CBnPCs, et montrent que de hauts niveaux intratumoraux de VEGF165b sont associés à un envahissement ganglionnaire. De plus, nos résultats identifient une boucle autocrine au travers de laquelle l'activation des récepteurs VEGFR1/VEGFR2 par le VEGF165b conduit à l'apparition de cellules tumorales présentant un phénotype plus invasif. Finalement, nous montrons que le traitement des cellules tumorales par le Bevacizumab (BVZ) mais aussi par les sels de platine auquel il est associé en clinique augmente l'expression du VEGF165b, la signalisation autocrine qu'il active et conduit à l'apparition de cellules tumorales plus agressives et résistantes à l'apoptose induite par le cisplatine. Ces résultats sont la première démonstration de la capacité du VEGF165b à signaliser sur les cellules tumorales. Dans une seconde étape de notre travail, nous avons étudié le rôle que pourraient jouer les intégrine β1 et β3 dans le maintien de la signalisation induite par le VEGF165b dans les cellules de CBnPCs. Nous montrons que le VEGF165b active l'intégrine β1. Cette activation aboutit à un réarrangement du cytosquelette d'actine en fibres de stress, ce qui pourrait favoriser la migration de ces cellules. De manière intéressante, le BVZ est capable d'induire ce même phénotype par un mécanisme nécessitant l'expression du VEGF165b, de l'intégrine β1, mais aussi de l'intégrine β3. La formation de ces fibres de stress est associée à l'activation de voies de signalisation d'aval mettant en jeu la phosphorylation des protéines FAK et cofiline. De plus, nous mettons en évidence l'existence de complexes entre la neuropiline 2 et l'intégrine β1 dans les cellules de CBnPCs qui seraient susceptibles de participer à l'activation de ces voies. Ainsi, le VEGF165b et le BVZ apparaissent capable de signaliser à travers les intégrines β1 et β3 dans les cellules de CBnPCs, suggérant un rôle de ces intégrines dans la réponse des cellules tumorales aux thérapies anti-angiogéniques. En conclusion, nos résultats identifient un rôle du variant VEGF165b dans la progression des CBnPCs et la réponse aux thérapies anti-angiogéniques et aux chimiothérapies, ce qui suggère que le VEGF165b pourrait être un marqueur réponse au BVZ dans les CBnPCs. / VEGF-A is one of the most important factors during tumor neoangiogenesis. This role has made it a prime target for the development of therapies. Thus, various drugs targeting VEGF-A (Bevacizumab, Avastin®) or its signaling pathways (VEGFR inhibitors) are currently used in clinical practice, especially in lung adenocarcinomas treatment. However, despite promising initial results, many patients are refractory or escape these therapies, and sometimes, even develop more aggressive tumors. To date, there is no means to identify patients who are likely to respond these treatments. Recently, new splicing variants of VEGF-A resulting from an alternative splicing at the last exon, were identified and called VEGFxxxb. Unlike VEGFxxx, these variants are antiangiogenic. If paracrine effects of VEGF-A isoforms on endothelial cells have been well characterized, few studies have examined their autocrine effects on tumor cells expressing VEGFR1 and VEGFR2. In this context, the main aim of our study was to determine the expression status and biological functions of VEGF165b in primary tumors and derived cell models of non small cell lung carcinoma (NSCLC). Our results identify variable expression profiles of VEGF165b in NSCLC patients, and show that high levels of intratumoral VEGF165b are associated with lymph node metastases. Furthermore, our results identify an autocrine loop through which the VEGFR1/VEGFR2 activation by VEGF165b leads to the appearance a more invasive phenotype on tumor cells. Finally, our results show that treatment of tumor cells by Bevacizumab (BVZ) but also platinum salts, with which it is associated clinics, increases VEGF165b expression and autocrine signaling, which leads to appearance of tumor cells that are more aggressive and resistant to cisplatin-induced apoptosis. These results are the first evidence of the VEGF165b ability to signalize on tumor cells. In a second stage of our work, we investigated the potential role of β1 and β3 integrins in maintaining VEGF165b signaling in NSCLC cells. We show that VEGF165b activates beta1 integrin. This activation leads to a rearrangement of the actin cytoskeleton in stress fibers, which may promote tumor cell migration. Interestingly, BVZ is able to induce this same phenotype by a mechanism requiring the expression of VEGF165b , beta1 integrin and beta3 integrin. The formation of these stress fibers is associated with the activation of downstream signaling pathways involving proteins phosphorylation of FAK and cofilin. In addition, we highlight the existence of neuropilin-2/β1 integrin complexes in NSCLC cells, which are likely to participate in these pathways activation. Thus, VEGF165b and especially BVZ appear able to signal through beata1 and beta3 integrins NSCLC cells, suggesting a role of these integrins in tumor cells response to antiangiogenic therapies. In conclusion, our results are the first evidence of a role of VEGF165b in NSCLC progression and response to antiangiogenic therapies and chemotherapies; they suggest that VEGF165b could be a marker of response to BVZ in NSCLC.

Les rapides progrès technologiques en matière de techniques de biologie à grande échelle, comprenant notamment les microarrays, conduisent en 2006 au développement d’une nouvelle génération de puces à très haute résolution, capables de cibler à la fois tous les gènes du transcriptome humain, mais également tous les exons de ces gènes pris individuellement. L’avènement de cette puce, communément appelée puce exon, permit d’obtenir une mesure précise des changements transcriptomiques affectant les cellules cancéreuses, en offrant la possibilité de prendre en compte l’expression relative de différents exons d’un même gène.L’épissage alternatif et la transcription alternative sont les deux principaux mécanismes biologiques à l’origine de l’existence de plusieurs transcrits pour un même gène. Ces processus biologiques ont été mis en évidence depuis longtemps mais leur régulation dans les cellules normales ainsi que leurs dérégulations dans les cancers sont encore mal caractérisées de par la complexité des mécanismes impliqués. Par leur design, les puces exons permettent de mettre en évidence la présence de variations d’expression entre plusieurs transcrits potentiels d’un même gène, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de ces processus biologiques.A partir d’un important jeu de données d’échantillons de cancers de la vessie dont le profil transcriptomique fut obtenu par puces exons, nous nous sommes intéressés à l’étude des changements d’épissage alternatif et à l’utilisation de promoteurs alternatifs dans les tumeurs de vessie. L’utilisation d’outils statistiques et mathématiques dédiés à l’analyse de ces puces nous a permis dans un premier temps d’identifier de nombreux gènes dont l’expression relative des différents transcrits est spécifiquement dérégulée dans les tumeurs de vessie. Ces transcrits constituent une nouvelle source pour l’identification de cibles thérapeutiques spécifiques des tumeurs. Nous avons pu montrer qu’avec une approche ciblée sur les changements d’expression relative de transcrits alternatifs d’un même gène, il était possible de constituer un panel de potentiels marqueurs tumoraux permettant le développement de nouveaux tests urinaires utiles à la détection des cancers de vessie et à la surveillance des patients.Par une analyse non supervisée des profils d’exons potentiellement dérégulés, nous avons pu observer une stratification des tumeurs similaire à celle observée par l’étude des profils géniques issus de puces classiques, confirmant alors l’existence d’un sous groupe de tumeurs de vessie présentant des caractéristiques transcriptomiques propres. Nous avons pu associer à ce sous-groupe de mauvais pronostic, une signature d’inclusion différentielle de certains exons. Cette signature impliquant 19 gènes permet d’identifier précisément ces tumeurs de manière très spécifique et constitue par conséquent un outil puissant utilisable en clinique.L’étude ciblée d’une voie de signalisation fréquemment dérégulée dans les cancers nous a permis de mettre en évidence une dérégulation globale de l’expression relative des transcrits alternatifs de gènes impliqués dans la prolifération cellulaire, et d’en identifier de probables régulateurs. Enfin, L’analyse des données de puces exons à la lumière des données de méthylation de l’ADN nous a permis d’identifier un mécanisme épigénétique régulant l’utilisation de promoteurs alternatifs dans un sous-groupe de tumeurs de vessie.L’ensemble des résultats obtenus par l’analyse de ces puces exons a par conséquent permis de caractériser à l’échelle du transcrit les dérégulations spécifiques des tumeurs de vessie, et d’en identifier certains mécanismes. Ces dérégulations permettent non seulement d’identifier spécifiquement plusieurs sous-groupe de tumeurs dont un de mauvais pronostic, mais offrent également de nouvelles possibilités quant-à la recherche de marqueurs urinaires pour la surveillance des patients. / The development of microarray technology in the late 1990’s served as an essential tool to comprehend the scope of transcriptomic deregulations occurring in cancer cells. Signals generated from the first generation of transcriptomic microarrays gave simultaneous measures of expression from a large number of genes, therefore enabling to identify candidate genes involved in cancer progression and putative therapeutic targets. In 2006, through a fast de- velopment of high-throughput technologies, the available large scale analysis tools became enriched with a new generation of high resolution microarrays measuring expression signals both at the gene-level and at the exon-level of each gene. The advent of this high-resolution microarray, commonly called exon array, provided the opportunity to get a more accurate meas- ure of transcriptomic changes affecting cancer cells by enabling to consider relative expression changes of the exons from a same gene.Alternative splicing and alternative transcription are the two main biological mechanisms accounting for the production of several transcripts from a same gene. Although these bio- logical processes have been known for a long time, their regulation in normal cells and their deregulation in cancer still remain challenging to well-characterize, mainly due to the complex- ity of the involved mechanisms. Through their design, exon arrays enable to identify variable expression patterns within several potential transcripts of a same gene, therefore bringing new insight into these biological processes.Based on a large dataset of bladder cancer samples that were profiled on exon arrays, we focused on the study of alternative splicing changes and alternative promoter usage in bladder tumours. Analysis of these exon arrays through the use of adapted statistical and mathemat- ical tools initially resulted in the identification of numerous genes showing differential relative expression patterns of their transcripts between cancer and normal samples. These transcripts represent a new opportunity to define tumour-specific therapeutic targets. We demonstrated that using an approach targeted on relative expression changes of transcripts from a same gene, it was possible to build up a panel of potential tumour-specific markers enabling the development of new urinary test to detect bladder cancer and monitor its evolution.Through an unsupervised analysis of putatively deregulated exon profiles, we observed that the partitioning of bladder tumours was similar to the classification resulting from the study of classical gene microarray expression profiles, consequently confirming the existence of a bladder subgroup with peculiar transcriptomic properties. For this subgroup of bad prognosis, we established a signature based on the differential alternative inclusion of several exons. This signature relates to 19 genes and enables to accurately identify tumours from this subgroup, therefore providing a powerful tool to be used in clinical practice.By studying a specific pathway often deregulated in cancer, we highlighted an overall dereg- ulation of the relative expression of alternative transcripts from genes involved in cell prolifer- ation, and identified potential actors involved in the underlying regulatory process. Eventually, the analysis of exon arrays in the light of DNA methylation array data enabled us to identify an epigenetic mechanism regulating the use of alternative promoters in a subgroup of bladder tumours.Together, the results obtained from exon array analysis consequently provided a character- ization at the transcript level of bladder tumour specific deregulations and brought insight into the underlying mechanisms. The highlighted deregulations not only allow to accurately identify two subgroups of tumours, of which one has a bad prognosis, but also offer new possibilities regarding the definition of urinary markers for patient monitoring.