Les héparanes sulfates (HS) sont synthétisés à partir d’un précurseur non sulfaté, formé de la répétition du disaccharide [GlcUA ß1,4 GlcNAc]. Ce précurseur est ensuite modifié par des enzymes de maturation, N-déacétylase/N-sulfotransférases (NDSTs), O-sulfotransférases (OSTs) et C5-épimérase. Ces enzymes, dont l’expression est dépendante du type cellulaire, possèdent des activités et des spécificités de substrat différentes, ce qui confère une grande hétérogénéité structurale aux HS et offre un large éventail de motifs de fixation pour les protéines. Il est clairement établi que les protéoglycanes à chaînes HS régulent la fixation et l'activité de nombreux facteurs inflammatoires. En revanche, peu d'informations sont disponibles sur la nature de leurs motifs HS de fixation. L’objectif de ces travaux a été de relier les variations d'expression des glucosaminyl sulfotransférases à la génération de motifs HS spécialisés dans la fixation des facteurs inflammatoires / Heparan sulfate (HS) are synthesized from a non-sulfated precursor, formed by the repetition of the disaccharide unit [GlcUA ß1,4 GlcNAc]. This precursor is subsequently modified by a set of enzymes of maturation, N-deacetylase/N-sulfotransferases (NDSTs), O-sulfotransferases (OSTs) and C5-epimerase. These enzymes, whose expression is dependent on cell type, exhibit fine differences in activity and substrate specificity, which confer a large structural heterogeneity in HS species and offer a plethora of binding sites for proteins. It is now well established that HS proteoglycans regulate the binding and activity of a number of inflammatory factors. However, little is known about the structural features of HS sequences involved in these interactions. The aim of these works was to correlate the cell-type specific expression of HS biosynthetic enzymes to the generation of specialized HS motifs with binding properties for inflammatory factors.

L'interferon-γ (IFNγ) est une cytokine immunomodulatrice puissante, également dotée d'une activité antivirale. Il possède deux ligands de haute affinité : un récepteur par lequel il transmet ses signaux et des polysaccharides complexes de la famille des héparanes sulfates (HS), tous deux situés à la surface cellulaire. In vivo, la liaison aux HS permet de concentrer localement la cytokine et de réguler son activité biologique par le biais d'une protection partielle du domaine C-terminal de la protéine. Ce domaine C-terminal, caractérisé par deux domaines basiques D1 et D2, est impliqué dans la reconnaissance du récepteur et des HS. Dans ce contexte, nos travaux se sont attachés à définir les aspects structuraux de l'interaction de l'IFNg, et plus précisément de son extrémité C-terminale, avec ses deux ligands. Pour cela, de divers mutants ponctuels, multiples et de délétion de l'IFNg ont été produites, purifiées et étudiées. Leur capacité à lier les HS et le récepteur de l'IFNg est déterminée par SPR puis leur influence sur l'activité antivirale de l'IFNg est déterminée. Les paramètres thermodynamiques de l'interaction IFNg:HS-oligosaccharides sont investigués. Par ailleurs, nous avons préparé une banque oligosaccharidique dérivée d'HS. Le criblage de cette banque, pour sa capacité à lier l'IFNγ, a permis de démontrer que l'IFNg reconnaissait des motifs de sulfatation particuliers. Finalement, nous avons tenté de cristallisé le complexe IFNg:HS-oligosaccharide, jusqu'à présent sans obtention de cristaux qui diffractent. Ces différentes approches visent à élucider le mécanisme de reconnaissance d'IFNg par des HS. Ceci afin de concevoir un mime de ce site d'interaction inhibant la signalisation de l'IFNg. Enfin, une compréhension plus détaillé de l'interaction de l'IFNg avec les HS et son récepteur reste à établir afin d'entièrement comprendre comment l'IFNg migre des HS vers l'IFNgR. / Interferon-γ (IFNγ) is a strong immunomodulating cytokine with some antiviral activity. It has two ligands for which it has high affinities: a receptor through which it transmits its signals, and complex polysaccharides of the heparan sulphate (HS) family. Both are situated on the cellular surface. In vivo, binding on the HS permits local concentration of the cytokine, and regulates its biological activity via a partial protection of the C-terminal region. This C-terminal region, characterised by two basic domains, D1 and D2, is implicated in the recognition of the receptor and the HS. In this context, we investigated the structural features for the interaction of IFNγ, and more specifically the importance of his C-terminus, with both of his cellular ligands. Therefore, we produced, purified and examined various mutants of IFNγ, including points, multiples and deletions mutants. There ability to bind to HS and the IFNγ receptor is examined by SPR and there influence on IFNγ's antiviral activity is determined. The thermodynamics complexation of IFNγ with the HS-oligosaccharides is examined. Moreover, we have prepared an oligosaccharidic library derived from HS. By screening this library for its capacity to bind IFNγ, we have demonstrated that the cytokine recognizes a particular sulphated pattern. Finely, we tried to crystallize the IFNγ:HS-oligosaccharide complex, without obtaining diffracting crystals yet. These studies contribute to clarify the mechanism of recognition of IFNγ by the HS. This would enable us to design a mimic of the interaction site for IFNγ on the HS, who inhibits inappropriate signaling of the cytokine. Finely, a detailed comprehension of the interaction of IFNγ with his receptor and with the HS needs to be established to fully understand how IFNγ migrates for the HS to its receptor.

L'interferon-γ (IFNγ) est une cytokine immunomodulatrice puissante, également dotée d'une activité antivirale. Il possède deux ligands de haute affinité : un récepteur par lequel il transmet ses signaux et des polysaccharides complexes de la famille des héparanes sulfates (HS), tous deux situés à la surface cellulaire. In vivo, la liaison aux HS permet de concentrer localement la cytokine et de réguler son activité biologique par le biais d'une protection partielle du domaine C-terminal de la protéine. Ce domaine C-terminal, caractérisé par deux domaines basiques D1 et D2, est impliqué dans la reconnaissance du récepteur et des HS. Dans ce contexte, nos travaux se sont attachés à définir les aspects structuraux de l'interaction de l'IFNg, et plus précisément de son extrémité C-terminale, avec ses deux ligands. Pour cela, de divers mutants ponctuels, multiples et de délétion de l'IFNg ont été produites, purifiées et étudiées. Leur capacité à lier les HS et le récepteur de l'IFNg est déterminée par SPR puis leur influence sur l'activité antivirale de l'IFNg est déterminée. Les paramètres thermodynamiques de l'interaction IFNg:HS-oligosaccharides sont investigués. Par ailleurs, nous avons préparé une banque oligosaccharidique dérivée d'HS. Le criblage de cette banque, pour sa capacité à lier l'IFNγ, a permis de démontrer que l'IFNg reconnaissait des motifs de sulfatation particuliers. Finalement, nous avons tenté de cristallisé le complexe IFNg:HS-oligosaccharide, jusqu'à présent sans obtention de cristaux qui diffractent. Ces différentes approches visent à élucider le mécanisme de reconnaissance d'IFNg par des HS. Ceci afin de concevoir un mime de ce site d'interaction inhibant la signalisation de l'IFNg. Enfin, une compréhension plus détaillé de l'interaction de l'IFNg avec les HS et son récepteur reste à établir afin d'entièrement comprendre comment l'IFNg migre des HS vers l'IFNgR.

Ce travail de thèse a eu pour thème principal le protéoglycane syndecan-1 au cours du myélome multiple, une hémopathie maligne caractérisée par la présence d'un clone de plasmocytes tumoraux au sein de la moelle osseuse. Syndecan-1 est un élément majeur de la physiopathologie du myélome multiple, ce protéoglycane étant au coeur d'un réseau complexe d'interactions moléculaires conditionnant le devenir des cellules plasmocytaires tumorales.Les chaînes de glycosaminoglycanes présentes sur le core protéique de syndecan-1sont responsables d'une grande partie de son activité. Nous avons ainsi caractérisé, par une approche transcriptomique, 100 gènes codant les protéines impliquées dans la synthèse et la modification de ces chaînes. Nous avons de cette manière identifié des cibles moléculairesen vue de moduler, voire d'inhiber leur activité.Dans le but d'identifier les métalloprotéinases des familles ADAM et ADAMTS susceptibles d'interagir avec syndecan-1, nous avons réalisé l'étude du profil d'expression des gènes codant ces reprolysines et leurs inhibiteurs dans les cellules de la différentiation lymphocytaire B, les cellules plasmocytaires normales et tumorales ainsi que dans l'environnement médullaire.Dans une dernière partie, nous avons évalué l'efficacité d'une approche d'inhibitiondes chaînes héparanes sulfates via l'utilisation de l'héparine. Nous observons que certaines lignées myélomateuses sont inhibées par l'héparine et ses dérivés et que ces mêmes lignées sont stimulées par l'antidote de l'héparine, le sulfate de protamine. Les mécanismes mis enjeu sont en relation avec la modulation de la biodisponibilité des facteurs permettant la croissance des cellules. / Multiple myeloma is a hematological malignancy characterized by the expansion of aclone of malignant plasma cells in the bone marrow compartment. Syndecan-1 is a majorproteoglycan involved in a complex network of molecular interactions in multiple myelomaphysiopathology. As heparan sulfate and chondroitin sulfate chains are the bioactive components ofsyndecan-1, we first analysed the signature of genes encoding 100 proteins involved in thesynthesis of these chains, from precursor uptake to post-translational modifications, usingAffymetrix microarrays.In order to identify the metalloproteinases belonging to ADAM and ADAMTS familiespotentially implicated in the interactions with syndecan-1, we performed a gene expressionprofile focused on the genes encoding these reprolysines and their inhibitors.In a last part, we evaluated the efficacy of an inhibitory approach based on theutilization of heparin in human myeloma cell lines in vitro, inhibitory effects being in relationwith a modulation of the biodisponibility of heparin-binding factors.This work led us to identify targets of interest in relation with syndecan-1 biology inmultiple myeloma. They could be used to design new therapeutic strategies.

Le virus Nipah (NiV) est un Paramyxovirus zoonotique hautement pathogène, porté par les chauves-souris frugivores, qui a émergé en 1998 en Malaisie. Les épidémies liées à ce virus encéphalitogène continuent de se succéder en Inde et au Bangladesh avec une mortalité pouvant dépasser les 90%. Devant l’absence de traitement et de vaccin, le NiV a été placé parmi les pathogènes de classe 4 requérant le plus haut niveau de biosécurité pour sa manipulation. L’étude des interactions entre le virus et les cellules du sang nous a permis de montrer que le NiV utilise les héparanes sulfates présents sur les leucocytes pour s’accrocher et se disséminer dans l’organisme et atteindre les cellules endothéliales. L’héparine inhibe ce processus ainsi que l’infection in vitro et in vivo mettant en avant une perspective de traitement applicable dans les pays émergents. Par ailleurs, l’analyse transcriptomique des cellules endothéliales infectées par le NiV a révélé l’implication de chimiokines dans la pathogenèse. CXCL10 apparaît en effet comme un marqueur voir une cible dans le cadre du développement de l’encéphalite virale, et l’interféron type 1 comme l’un des facteurs essentiels de la résistance des souris au NiV. Enfin, j’ai montré que la protéine non structurale C du NiV joue un rôle essentiel dans sa virulence, en atténuant la réponse interféron, en perturbant la réponse chimiokine lors de l’infection et en intervenant dans le maintien de la balance génome / antigénome lors du cycle réplicatif viral. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la pathogenèse du NiV et ouvrent de nouvelles perspectives de traitement contre ce virus zoonotique très dangereux pour l’homme / Nipah virus (NiV) is a highly pathogenic zoonotic Paramyxovirus that emerged in 1998 in Malaysia from frugivorous bats. The outbreaks of this encephalitic virus still occur annually in India and Bangladesh with the mortality rate reaching up to 90%. The lack of an effective vaccine or treatment limits experimentation with live virus to specially equipped BioSafety Level 4 laboratories. Studies of the interaction between the virus and blood cells revealed that NiV uses Heparan sulfates to stick on the surface of leukocytes for its dissemination within the host and reach endothelial cells. Heparin provided de possibility to inhibit this mechanism of transinfection, such as the infection in vitro and in vivo, opening new perspectives of low cost treatment for emerging countries. Then, transcriptomic analysis of NiV infected endothelial cells revealed the importance of cytokine in the pathogenesis. While CXCL10 appears as a good marker of encephalitis, interferon type 1 explains why mice are resistant to the infection with NiV. Finally, we show the essential role of the non structural C protein of NiV in its virulence, by limiting the interferon response, unbalancing the chemokine response during the infection and through the regulation of the genomic/antigenomic balance during the viral replication cycle. These results shed new light on NiV related pathogenesis and open new perspectives of treatment against this highly lethal zoonotic virus