Le facteur induit par l’hypoxie 1 (Hypoxia-inducible factor-1, HIF-1) est un facteur de transcription clé dans la réponse cellulaire au stress hypoxique. Entre autres, HIF-1 permet le maintien de l’homéostasie de l’oxygène en situations hypoxiques par l’activation de plusieurs gènes impliqués dans divers processus cellulaires et physiologiques. Outre son rôle physiologique important, HIF-1 est également impliqué dans la pathogenèse de nombreuses maladies. Ce facteur est un complexe constitué de deux sous unités, α et β. Contrairement à HIF-1β qui est constitutive, HIF-1α est hautement sensible à l’oxygène. En condition normale d’oxygène, la sous-unité HIF-1α est dégradée par le protéasome à la suite de son hydroxylation. Cependant, en hypoxie, l’hydroxylation et la dégradation de HIF-1α sont inhibées, ce qui se traduit par une stabilisation de HIF-1α et une activation du complexe transcriptionnel HIF-1. Divers autres mécanismes permettent également un contrôle précis de l’activité de HIF-1 afin d’assurer une réponse adaptative adéquate à l’hypoxie. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider des nouveaux mécanismes de régulation de la sous-unité HIF-1α. Dans un premier temps, nous démontrons la contribution de la prolyl isomérase Pin1 dans la régulation post-traductionnelle de HIF- 1α. Nos travaux indiquent que l’isomérisation de HIF-1α par Pin1 joue un rôle clé dans la régulation de l’activité du complexe HIF-1 et permet une régulation différentielle de ses gènes cibles. Dans un deuxième temps, nous montrons un rôle crucial de Pin1 dans la régulation transcriptionnelle de HIF-1α. Plus précisément, nous montrons l’implication de Pin1 dans la régulation de l’activité de régulateurs positifs de l’expression de HIF-1α, les facteurs de transcription Sp1 et Sp3, ainsi que l’impact de cette régulation sur l’activation du promoteur du gène HIF-1A. Finalement, nous présentons le composé PD184161, un inhibiteur de la voie p42/p44 MAPK, comme un puissant inhibiteur sélectif de la sous-unité HIF-1α. En ce sens, PD184161 permet de bloquer spécifiquement l’accumulation de la protéine HIF-1α induite par des activateurs non-hypoxiques via un mécanisme dépendant de la stabilité mais indépendant de la voie p42/p44 MAPK. Bref, la détermination des nouveaux mécanismes moléculaires modulant l’activité du facteur HIF-1 dans diverses conditions permet une meilleure compréhension des modes de régulation des voies de signalisation hypoxique induites par HIF-1 dans des conditions physiologiques ou pathologiques et aura, par conséquent, un impact majeur sur le développement des stratégies thérapeutiques efficaces. / Hypoxia-inducible factor (HIF-1) is a key transcription factor for the cellular response to hypoxic stress. HIF-1 allows the maintenance of oxygen homeostasis under hypoxic situations by activating several genes involved in various cellular and physiological processes. In addition to its important physiological role, HIF-1 is also implicated in the pathogenesis of many diseases. This factor is a complex composed of two subunits, α and β. In contrast to HIF-1β which is constitutive, HIF-1α is highly sensitive to oxygen. Under normal oxygen conditions, the HIF-1α is degraded by the proteasome following its hydroxylation. In contrast, and under hypoxia, hydroxylation and degradation of HIF-1α are impeded, resulting in HIF-1α stabilization and activation of the HIF-1 transcriptional complex. To ensure an adequate adaptive response, different molecular mechanisms play important regulatory roles for the precise control of HIF-1 activity. The work presented in this thesis aims to elucidate new mechanisms implicated in the regulation of the HIF-1α subunit. We begin by demonstrating the contribution of the prolyl isomerase Pin1 in the post-translational regulation of HIF-1α. Our results indicate that HIF-1α isomerization by Pin1 plays a central role in the regulation of HIF-1 complex activity and leads to a differential regulation of its target genes. Then, we show the pivotal role played by Pin1 in the transcriptional regulation of HIF-1α. More precisely, we provide a comprehensive investigation of the involvement of Pin1 in regulating the activity of positive regulators of HIF-1α expression, the transcription factors Sp1 and Sp3, and the impact of this regulation on HIF-1A gene promoter activation. Finally, we present the compound PD184161, a p42/p44 MAPK pathway inhibitor, as a potent selective inhibitor of the HIF-1α subunit. Indeed, PD184161 specifically blocks HIF-1α protein accumulation induced by nonhypoxic activators through a mechanism dependent on HIF-1α stability but independent of p42/p44 MAPK pathway activation. In summary, the determination of novel molecular mechanisms modulating the HIF-1 transcription factor activity under various conditions leads to a better understanding of hypoxic signaling pathways induced by HIF-1 under both physiological, or pathological, conditions. Therefore, these studies may have an important impact on the development of effective therapeutic strategies in this field.

La voie de l’hypoxie cellulaire, contrôlée par le facteur induit par l’hypoxie, est un processus permettant aux cellules de s’adapter à un changement des niveaux d’oxygène ambiant de leurs milieux en stimulant des gènes de la glycolyse qui permettent d’adapter la production d’ATP essentielle à la survie cellulaire. Celle-ci permet de conserver une respiration cellulaire efficace ainsi que de réduire la quantité de substances néfastes pour la cellule. Cette voie a été étudiée dans le contexte du syndrome de Leigh type Canadien-Français, maladie rare causée par une mutation du gène leucine-rich pentatricopeptide repeat containing (LRPPRC) qui entraîne une diminution de l’activité de l’enzyme cytochrome c oxydase et cause un déficit dans la production d’énergie. Bien que l’implication de cette voie ait été rejetée dans le contexte de cette maladie au niveau génétique, cette étude a permis d’identifier l’enzyme NADH déshydrogénase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 4-like 2 (NDUFA4L2), qui est responsable de l’inhibition du complexe I en situation d’hypoxie. Cette protéine pourrait être un mécanisme de compensation dans le syndrome de Leigh type Canadien-Français. La suite logique de cette étude devrait avoir comme objectif d’évaluer les différences entre le profil protéique (niveau des protéines de la voie de l’hypoxie) selon le degré d’atteinte (sévérité clinique) des patients atteints du syndrome de Leigh type Canadien-Français.

Les neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA) sont impliqués dans une variété de fonctions clefs du système nerveux central, incluant le mouvement volontaire, les processus affectifs, la récompense, l’attention, la mémoire de travail et l’apprentissage. La spécification des neurones mDA, de même que l’établissement des circuits dopaminergiques, sont finement régulés au cours du développement et requièrent l’activation spatiotemporelle complexe de facteurs de transcription et de leurs gènes cibles. La dégénérescence ou une perturbation de l’activité des neurones mDA peut mener au développement de troubles neurodégénératifs ou neuropsychiatriques graves, tels la maladie de Parkinson (PD), la schizophrénie (SCZ) et les troubles du spectre obsessif compulsif (OCD). Les facteurs de transcriptions Lmx1a et Lmx1b sont des déterminants précoces de la destinée dopaminergique, essentiels à la différenciation et à la spécification des neurones mDA. Des polymorphismes de LMX1A/B ont précédemment été associés à la SCZ et aux troubles du spectre OCD. Parmi les gènes développementaux sous le contrôle transcriptionnel de Lmx1a/b, nous avons identifié deux membres de la famille Slit et Trk (Slitrk), Slitrk2 et Slitrk5, comme contrôlant la formation des synapses excitatrices et inhibitrices afférentes aux neurones mDA. Des mutations de SLITRK2 et SLITRK5 furent également associées au développement de divers désordres neuropsychiatriques. Nous présentons ici le rôle de Lmx1a/b dans la régulation de l’activité électrophysiologique des neurones mDA, par leur régulation transcriptionnelle de Slitrk2 et Slitrk5. En utilisant un modèle de culture primaire de neurones mDA, nous avons identifié un rôle de Slitrk2 et de Slitrk5 dans la régulation postsynaptique de la synaptogénèse excitatrice et inhibitrice, respectivement. La perturbation de l’activité électrique des neurones mDA résultant de la perte ou du gain de fonction de Slitrk2/5 pourrait possiblement résulter en une perturbation de la libération de la dopamine aux noyaux cibles des neurones mDA, menant ainsi au développement de comportements pathologiques associés aux troubles neuropsychiatriques humains. / Mesodiencephalic dopaminergic (mDA) neurons regulate key functions of the mammalian central nervous system, including voluntary movement, affection, reward, attention, working memory and learning. The specification of mDA neurons and dopaminergic circuitry’s establishment are finely regulated during development and require specific and complex spatial and temporal activation of transcription factors and target genes. The degeneration of mDA pathways or their dysfunction can lead to severe neurodegenerative or neuropsychiatric disorders, including Parkinson’s disease (PD), schizophrenia (SCZ) and obsessive-compulsive disorder (OCD). Lmx1a and Lmx1b transcription factors are early determinants of the dopaminergic fate, essential to mDA neurons differentiation and specification. Polymorphisms of LMX1A/B were previously linked to SCZ and OCD. Within the transcriptional targets of Lmx1a/b, we identified to members of the Slit and Trk (Slitrk) family, Slitrk2 and Slitrk5, controlling excitatory and inhibitory afferent synapses formation of mDA neurons. Mutations of SLITRK2 and SLITRK5 were also previously linked to various neuropsychiatric diseases. We here present the role of Lmx1a/b in the regulation of the electrophysiological activity of mDA neurons, by their transcriptional regulation of Slitrk2 and Slitrk5. Using a mDA neurons’ primary cell culture paradigm, we identified a role of Slitrk2 and Slitrk5 in the post-synaptic regulation of excitatory and inhibitory synaptogenesis, respectively. The perturbation of mDA neurons’ electrophysiological activity, resulting from Slitrk2/5 loss or gain of function could lead to an alteration in dopamine release to mDA neurons target nuclei, and thus to the development of pathological behaviours associated with human neuropsychiatric diseases.

Lmx1a et Lmx1b sont des facteurs de transcription connus pour leur rôle au cours du développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA). Ils ont été montrés comme essentiels à chacune des étapes de différentiation des progéniteurs en neurones dopaminergiques matures. Des études récentes ont également mis en évidence l'importance de ces deux facteurs de transcription dans les neurones dopaminergiques chez l'adulte. Lmx1a/b sont impliqués dans la régulation de gènes mitochondriaux ainsi que dans l'autophagie. Cependant, jusqu'à présent, rien n'est connu sur le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques. Le but de cette thèse est d'élucider le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques matures. L'analyse des projections axonales dopaminergiques de souris doubles conditionnelles mutantes (cKO) pour Lmx1a/b a mis en évidence un défaut de guidage axonal confirmant le rôle essentiel de ces deux facteurs de transcription dans la formation des circuits dopaminergiques. Afin d’identifier précisément les molécules impliquées dans la régulation du système dopaminergique des techniques adaptées doivent être développées pour déterminer les principaux acteurs régulés par Lmx1a/b. À cette fin, nous avons mis au point une technique de marquage immunohistochimique rapide de la tyrosine hydroxylase (TH, enzyme nécessaire à la synthèse de la dopamine) sur des sections de mésencéphale de souris afin de délimiter la région d’intérêt. Par la suite, nous utilisons une technique de microdissection au laser afin de spécifiquement récolter les cellules dopaminergiques du mésencéphale pour réaliser un profil d'expression génique. Un premier article de méthodologie a été publié concernant cette technique. Cette procédure menée sur des souris cKO pour Lmx1a et Lmx1b et leurs contrôles associés a permis de mettre en évidence des gènes régulés par Lmx1a et Lmx1b tels que Plxnc1. Plxnc1 est une protéine de guidage axonal ayant pour ligand la sémaphorine 7a (Sema7a). Afin d'observer si la régulation de Plxnc1 par Lmx1a/b est à l'origine du défaut de guidage axonal observé chez les souris cKO pour Lmx1a/b, nous avons réalisé une analyse in vitro de l’effet de la Sema7a sur les axones d'explants mDA. Notre étude a montré un effet chimiorépulsif de la Sema7a pour les axones des neurones mDA exprimant Plxnc1. De plus, l’étude de souris Sema7a KO montre une augmentation de l’innervation DA dans la partie dorsale du striatum, partie exprimant Sema7a chez des souris contrôles. Ce phénotype met en évidence une chimiorépulsion induite par l’interaction Sema7a/Plxnc1. L’étude de souris surexprimant Plxnc1 a, quant à elle, montré une perte d’innervation DA dans la partie dorsale du striatum. En effet, la majorité des cellules du mésencéphale se mettent à exprimer Plxnc1, les rendant ainsi sensibles à la chimiorépulsion induite par Sema7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de la régulation de la protéine de guidage axonal Plxnc1 par Lmx1a/b pour l'innervation des cibles du mésencéphale. La répression de Plxnc1 dans les neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) semble nécessaire à l’innervation du striatum dorsal riche en Sema7a. Cette étude est la première à identifier les bases moléculaires du guidage axonal expliquant la ségrégation des voies mDA nigrostriée et mésolimbique, et devrait contribuer à améliorer l'efficacité des thérapies cellulaires pour la maladie de Parkinson. Un second article sera soumis prochainement sur le rôle des facteurs de transcription Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques du mésencéphale. La principale caractéristique histopathologique de la maladie de Parkinson est la dégénérescence des neurones mDA de la SNpc. La thérapie de remplacement cellulaire utilisant des neurones dopaminergiques nouvellement générés à partir de cellules souches représente une thérapie prometteuse. Cependant, la mauvaise innervation des neurones nouvellement greffés limite le succès des études de transplantation. L’identification de facteurs régulant la connectivité des neurones mDA devient primordiale pour élucider les mécanismes impliqués dans la mise en place du système dopaminergique. C'est pourquoi, dans une derniere partie, afin d'illustrer cette possibilité d'amélioration d'une thérapie de remplacement cellulaire, j’ai réalisé l’implantation de cellules souches différenciées en neurones dopaminergiques dans un modèle de souris lésées à la 6-hydroxydopamine (6OHDA). Les cellules nouvellement réimplantées sont de type SNpc, en raison de l'infection par un vecteur viral induisant l'inhibition de l'expression de Plxnc1. / Lmx1a and Lmx1b are transcription factors known for their role in the development of midbrain dopamine neurons (mDA). They were shown as essential for each stage of differentiation from progenitors to mature dopaminergic neurons. Recent studies have also highlighted the importance of these two transcription factors in dopaminergic neurons in adult mice. Lmx1a/b are involved in the regulation of mitochondrial genes and in autophagy. Although some evidence suggest that they could be involved in the formation of mDa circuit formation, their role in post-mitotic mDA neurons remains unknown. The aim of this thesis is to elucidate the role of Lmx1a/b in post-mitotic dopaminergic neurons. Analysis of dopaminergic axonal projections of double conditional mutant (cKO) mice for Lmx1a/b showed an axon guidance defect confirming the essential role of these transcription factors in the formation of dopaminergic circuits. In order to precisely identify the molecules involved in the regulation of the dopamine system, suitable techniques must be developed to identify the main genes that are regulated by Lmx1a/b. To this end we developed a new technique allowing gene profiling of brain sub-population. By combining rapid immunolabeling of mDA neurons with laser capture microdissection we manage to extract RNA from two sub-regions of mDA neurons such as ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra pars compacta (SNpc). The advantage of this technique is to compare quickly the regulation of genes expression by studying controls and mutant mice. A first methodological article has been published regarding this procedure. We then applied this technique on cKO mice for Lmx1a/b and their associated controls to identify genes regulated by Lmx1a and Lmx1b. Among these genes, we identified Plxnc1, an axon guidance receptor for the semaphorin 7a (Sema7a). In order to verify whether the regulation of Plxnc1 by Lmx1a/b is at the origin of the axon guidance defect observed in double conditional mutant for Lmx1a/b, we have made an in vitro analysis of the effect of Sema7a on mDA explants. Our study showed a chemorepulsive effect of Sema7a on Plxnc1 positives axons. In addition, the study of knockout mice for Sema7a shows an increase of DA innervation in the dorsal part of the striatum which is the region expressing Sema7a in control mice. This phenotype reveals a chemorepulsion induced by Sema7a/Plxnc1 interaction. The study of mice overexpressing Plxnc1 shows a loss of DA innervation in the dorsal striatum. Indeed, by overexpressing Plxnc1, the majority of midbrain cells begin to express this axon guidance protein instead of only mDA neurons from the VTA. Thus, all mDA neurons including neurons from the SNpc express Plxnc1 making them sensitive to Sema7a. This interaction Sema7a/Plxnc1 leads to a chemorepulsion of axons guided away from the dorsal striatum. Overall these results highlight the importance of the regulation of the axon guidance protein Plxnc1 by Lmx1a/b for the innervation of midbrain targets. The repression of Plxnc1 expression in dopaminergic neurons of the SNpc appears necessary for the innervation of dopaminergic axons in the dorsal striatum, rich in Sema7a. This study is the first to identify the molecular basis of the development of the dopaminergic system explaining the segregation of the nigrostriatal and mesolimbic pathways. These results should help to improve the effectiveness of cell therapies for Parkinson's disease. A second article will be submitted soon about the role of Lmx1a/b transciption factors in post-mitotic midbrain dopaminergic neurons. The main histopathological feature of Parkinson's disease (PD) is the degeneration of SNpc neurons. The cell replacement therapy using newly generated dopaminergic neurons from stem cells represents a promising therapy. However, a poor innervation of the newly grafted neurons limits the success of transplantation studies. The identification of factors regulating neuronal connectivity of mDA neurons becomes essential to elucidate the mechanisms involved in the establishment of the dopaminergic system. Therefore, in a final section of this thesis, I report preliminary study about cell replacement therapy in PD mouse model. I differentiated DA neurons from stem cells, knock-down Plxnc1 expression and performed grafting in 6-hydroxydopamine (6OHDA) mouse model to illustrate the possibility of improving a cell replacement therapy.

INTRODUCTION : Comme dans le cancer, l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par un phénotype pro-prolifératif et résistant à l’apoptose lié à une altération du métabolisme (effet Warburg) des cellules. Dans le cas de l’HTAP les cellules affectées sont les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). L’obstruction vasculaire des petites artères pulmonaires qui en résulte est responsable de l’augmentation des résistances pulmonaires menant à l’insuffisance cardiaque droite et à la mort prématurée des patients. La protéine FoxO3 est un facteur de transcription dont l’activité et la localisation cellulaire sont modulables, entre autres, par phosphorylation. Dans les cellules cancéreuses, la localisation nucléaire de FoxO3 quand elle n’est pas exclue par phosphorylation a été largement étudiée comme une protéine cruciale pour son rôle suppresseur de tumeur via la régulation de gènes impliqués dans l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire comme les protéines BIM et P27. En plus de ces fonctions de facteur de transcription, FoxO3 joue un rôle dans le maintien du métabolisme cellulaire, connu pour être reprogrammé en HTAP, notamment en stimulant la synthèse de SOD2, une enzyme responsable de la détoxification mitochondriale. Ainsi FoxO3 est un candidat sérieux pour contrôler le phénotype de type cancer des CMLAP-HTAP. Fait intéressant, AKT et AMPK connus pour être impliqué en HTAP exercent des effets antagonistes sur FoxO3; AKT promeut son exclusion nucléaire tandis que AMPK favorise son accumulation nucléaire et mitochondriale. HYPOTHÈSE : Nous avons ainsi émis l'hypothèse que l'exclusion nucléaire de FoxO3 (secondaire au déséquilibre AKT / AMPK) favorise la reprogrammation métabolique vers la glycolyse conduisant au phénotype pro-prolifératif / résistant à l'apoptose des CMLAP-HTAP et au remodelage vasculaire. MÉTHODES ET RÉSULTATS : Par Western blot (WB) et immunofluorescence sur des CMLAP isolées à la fois de patients HTAP et de patients témoins, nos résultats suggèrent que l'exclusion nucléaire (et mitochondriale) de FoxO3 en raison de sa phosphorylation est une caractéristique des CMLAP-HTAP. In vitro, nous avons démontré que l'activation pharmacologique (localisation nucléaire) de FoxO3 à l'aide d'un adénovirus exprimant une forme constitutivement active et non phosphorylable de FoxO3 ou de la trifluopérazine (TFP) entraînait une réduction de la prolifération des CMLAP-HTAP (marquage Ki67) et de la résistance à l'apoptose (dosage de l'Annexine V). Ces effets sont accompagnés d'une expression potentiellement augmentée de P27 et de SOD2 ainsi qu’une expression diminuée de Survivin. In vivo, nous avons montré que l'activation de FoxO3 à l'aide de la TPF améliore l’HTAP induite chez le rat monocrotaline (diminution de la Pression systolique du ventricule droit (RVSP) et des résistances pulmonaires totales (TPR) et augmentation du volume d’éjection (Sv) et du débit cardiaque (CO)). CONCLUSION : Nos résultats suggèrent que FoxO3 est impliquée dans le remodelage vasculaire pulmonaire. L'activation pharmacologique de FoxO3 peut représenter une nouvelle cible thérapeutique pour améliorer l'HTAP. / INTRODUCTION: Like cancer, pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by exaggerated proliferation and resistance to apoptosis related to metabolic alterations (Warburg effect) of pulmonary smooth muscle cells (PASMCs). These anomalies result in a progressive narrowing of the pulmonary arteries, increasing pulmonary resistance and leading to right heart failure and premature death. FoxO3 is a transcription factor whose its activity and localization can be mediated by post translational modifications as phosphorylation. In cancer cells,unphosphorylated and nuclear FoxO3 has been extensively studied as a crucial protein that functions as a tumor suppressor by regulating expression of genes involved in apoptosis and cell cycle arrest. These functions combined with other FoxO3 attributes, including its key role in communicating mitochondrial-nuclear signals, make the FoxO3 a suitable candidate for controlling the cancer-like phenotype of PAH-PASMCs. Interestingly, AKT and AMPK, known to be implicated in PAH, exert antagonistic effects on FoxO3; AKT promotes its nuclear exclusion while AMPK favors its nuclear and mitochondrial accumulation. HYPOTHESIS: We thus made the hypothesis that FoxO3’s nuclear exclusion (secondary to AKT/AMPK imbalance) promotes metabolic reprogramming towards glycolysis leading to enhanced proliferation/resistance to apoptosis of PAH-PASMCs and vascular remodeling. METHODS and RESULTS: Using Western blot (WB) and immunofluorescence in isolated PASMCs from both PAH and control patients, our preliminary data suggest that nuclear (and mitochondrial) exclusion of FoxO3 due to its phosphorylation is a feature of PAH-PASMCs. In vitro, we demonstrated the pharmacological activation (nuclear localization) of FoxO3 using an adenovirus expressing a constitutively active, non-phosphorylable form of FoxO3 or trifluoperazine (TFP) resulted in reduced PAH-PASMC proliferation (Ki67 labeling) and resistance to apoptosis (Annexin V assay). These effects were accompanied with potential effect of P27 and SOD2 and diminished expression of Survivin. In vivo, we showed that FoxO3 activation using TPF improved established PAH in rat model : the monocrotaline rat (reduced RVSP and increased Sv and CO, by right catheterization) without any sign of toxicity. CONCLUSION: We showed that FoxO3 is implicated in pulmonary vascular remodeling. Pharmacological activation of FoxO3 may represent a novel avenue to improve PAH.

Le facteur de transcription HIF-1 ±hypoxia-inducible factor-1¿ est responsable de la réponse cellulaire à l'hypoxie. Cependant, il y a également des activateurs non-hypoxiques de HIF-1 incluant des hormones et des facteurs de croissance. L'angiotensine II (Ang II), l'hormone effectrice dans le système rénine-angiotensine, est un activateur non-hypoxique de HIF-1 puissant dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Cette activation par Ang II implique des mécanismes de transcription, de traduction et de stabilisation protéiques. De plus, les espèces réactives d'oxygène (ERO) sont impliquées dans l'augmentation de la stabilisation de HIF-1 pendant un traitement à l'Ang II. Ce travail a pour but d'élucider le rôle des générateurs d'ERO dans l'induction de HIF-1 par l'Ang II dans les CMLVs. Ni un ARN interférence contre la sous-unité p22 de la NADPH oxydase ni le traitement avec un inhibiteur spécifique de la NADPH oxydase n'ont permi de diminuer l'accumulation de HIF-1 par l'Ang II. Néanmoins, l'inhibition pharmacologique du complexe III de la mitochondrie, l'épuisement cellulaire de la protéine mitochondriale Rieske Fe-S et le traitement des cellules avec un antioxydant mitochondrial diminuent de façon importante l'accumulation de HEF-1. En outre, l'inhibition des ERO mitochondriales (mtERO) supprime la stabilisation de HIF-1 et la transcription de gènes dépendante de HIF-1 par l'Ang II. De nombreuses études impliquent les ERO générées par la NADPH oxydase dans les voies de signalisation suivant la stimulation des CMLVs par l'Ang IL Toutefois, nos travaux identifient les mtERO et non les ERO dérivées de la NADPH oxydase comme étant des intermédiaires essentiels dans l'accumulation et la stabilisation de HIF-1.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biologie moléculaire et cellulaire : Lille 2 : 2008. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. ADN = Acide Désoxyribonucléique. Bibliogr. f. 184-202.

L'épithélium de l'intestin grêle est en constant renouvellement.L'équilibre entre la prolifération et la différenciation cellulaire y est finement régulé par de nombreuses interactions entre l'épithélium et son environnement. Les interactions épithéliomésenchymateuses engendrent une signalisation qui affecte l'expression génique essentielle au développement et au maintien d'une muqueuse fonctionnelle. Plusieurs facteurs de transcription endodermiques ont été identifiés comme régulateurs de l'épithélium intestinal. Cdx2 en est un exemple, son expression dans les cellules épithéliales intestinales indifférenciées est suffisante à l'induction de leur différenciation en culture. Manuscrit 1: Afin de mieux comprendre les voies moléculaires impliquées dans la différenciation de l'épithélium intestinal, les gènes dont l'expression est modulée suite à l'induction de Cdx2 dans les cellules épithéliales intestinales ont été analysés. La cathepsine L est induite avec la polarisation et la différenciation des cellules épithéliales intestinales et l'inhibition de son activité interfère avec ces processus. De plus, la perte de l'activité de cette protéase conduit à une augmentation de la multiplicité tumorale dans l'intestin des souris APC[indice supérieur Min]. Ces résultats montrent une fonction intracellulaire non suspectée pour la cathepsine L dans l'épithélium intestinal au cours de la polarisation et de l'initiation tumorale. Manuscrit 2 : Pour identifier de nouveaux régulateurs de la différenciation épithéliale intestinale, un modèle de co-culture cellulaire permettant de récapituler la différenciation de cet épithélium a été établi et caractérisé génétiquement. Hnf-4[alpha] et Hnf-1[alpha] sont fortement induits au cours de cette différenciation.L'expression forcée de Hnf-4[alpha] dans les cellules indifférenciées entraîne l'activation de Hnf-1[alpha] et de plusieurs marqueurs des fonctions digestives, ainsi que l'établissement d'une barrière fonctionnelle en co-culture. Ces observations suggèrent que Hnf-4[alpha] est un joueur important dans la régulation de la différenciation des cellules épithéliales intestinales. Manuscrit 3 : Afin de démontrer les fonctions de Hnf-1[alpha] dans l'homéostasie de l'épithélium intestinal in vivo, le phénotype intestinal des souris invalidées pour Hnf-1[alpha] a été analysé. Ces souris présentent une intestinalomégalie caractérisée par une augmentation de la prolifération cellulaire et cryptale. Ces phénomènes étant associés à une augmentation de l'activité de mTOR. De plus, les souris invalidées pour Hnf-1[alpha] présentent une modulation de l'expression de plusieurs marqueurs de cellules entéroendocrines. Ces observations suggèrent un rôle insoupçonné pour Hnf-1[alpha] dans le maintien de la croissance et le devenir des cellules entéroendocrines de l'intestin grêle. Section 4 : Afin de confirmer la collaboration entre les facteurs Hnf-4[alpha] et Hnf-1[alpha] dans l'homéostasie de l'épithélium intestinal in vivo, des souris invalidées pour Hnf-1[alpha] de façon classique et pour Hnf-4[alpha] uniquement dans l'épithélium intestinal (doublement invalidées), au cours du développement embryonnaire (villine-Cre) ainsi que chez l'adulte (CYP1A1-Cre), ont été produites. Les souris doublement invalidées au cours du développement meurent dans les premières 36 heures suivant leur naissance et les souris doublement invalidées à l'âge adulte meurent au cours du traitement qui permet l'invalidation de Hnf-4[alpha]. Ces résultats indiquent que la double invalidation de Hnf-1[alpha] et de Hnf-4[alpha] au niveau de la muqueuse de l'intestin grêle est incompatible avec la survie des souris.

Les espèces chimiques dérivées par réduction incomplète de l'oxygène, les ROS pour « Reactive Oxygen Species », et espèces réactives dérivées de l'azote, les RNS pour « Reactive Nitrogen Species », sont potentiellement toxiques pour les cellules, car leur pouvoir oxydant leur confère une grande réactivité sur la plupart des molécules biologiques. Des systèmes cellulaires existent, qui assurent leur maintien à des concentrations non toxiques. Cependant, l'oxygène est nécessaire aux cellules pour son rôle d'accepteur final d'électrons dans la chaîne respiratoire, et certains ROS ou RNS sont nécessaires à l'accomplissement de diverses fonctions biologiques. En particulier, l'H2O2 participe en tant que second messager à la signalisation cellulaire en aval de l'engagement de certains récepteurs à des facteurs de croissance. Notre objectif est de documenter le rôle possible de ces espèces réactives dans la signalisation cellulaire chez les mammifères, en mettant en évidence des protéines cibles de l'oxydation, et en étudiant l'effet fonctionnel de ces oxydations. Nous avons choisi d'étudier la formation de ponts disulfures en réponse peroxyde d'hydrogène H2O2 et au monoxyde d'azote NO dans la protéine Keap1, qui régule l'activité du facteur de transcription Nrf2, et le facteur de transcription Bach2. Nrf2 et Bach2 sont deux facteurs de transcription de la famille des protéines à CNC-bZip, et contrôlent tous deux l'expression de gènes régulés en cis par des séquences de type ARE, pour « Antioxidant Responsive Element".

Thèse de doctorat : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f .113-133.