L’étude de la structure génétique des populations d’agents pathogènes à grandes échelles reste très important dans la contexte de nouvelles invasions. Puccinia striiformis f.sp. tritici (PST), responsable de la rouille jaune du blé, constitue un modèle fongique d’intérêt pour les études d’invasion étant donné sa capacité de migration et l’apparition récurrente de nouvelles souches localement. Nous avons analysé la structure des populations de PST à l’échelle mondiale, à l’aide de marqueurs microsatellites sur un échantillon de 409 isolats issus des six continents. Les génotypes ont été répartis en six groupes génétiques correspondant à leur origine géographique. Les analyses indiquent une forte hétérogénéité géographique de diversité génotypique, avec des signatures de recombinaison dans les régions de l'Himalaya (Népal et Pakistan) et à proximité en Chine. La structure reste clonale pour les populations des autres régions. L’assignation des isolats aux différents groupes génétiques a permis de déterminer l’origine des invasions (récentes ou anciennes). Ainsi, les souches agressives adaptées à de hautes températures, répandues de par le monde depuis 2000, sont originaires de Mer rouge-Moyen Orient ; les isolats d'Amérique du Nord et du Sud et d’Australie proviennent d’Europe du Nord-Ouest. Par ailleurs, les isolats d'Afrique du Sud appartiennent au groupe génétique de la zone méditerranéenne. La subdivision marquée entre les différentes zones géographiques indique qu’elles ne sont pas fortement marquées par les migrations récentes. De plus, les voies de migration identifiées attestent de l'importance des activités humaines dans la dispersion de PST à longue distance. La biologie des populations des zones les plus diverses (Chine et Pakistan) a été finement étudiée à l’aide d‘échantillonnages réalisés deux années consécutives. Une population échantillonnée en 2004 et 2005 dans la vallée de Tianshui, (province de Gansu, Chine), s’est révélée très diverse, fortement recombinante et non structurée spatialement et temporellement. L’observation de clones identiques entre les deux échantillons temporels a permis de développer un estimateur du taux de sexualité, i.e. du rôle relatif de la reproduction sexuée par rapport à celui de la reproduction asexuée dans le maintien de la population. Ce taux de reproduction sexuée est estimé à 74 %, alors que la taille efficace de la population est de 1735, ce qui donne les premières indications du rôle du cycle sexué. L’échantillonnage réalisé au Nord du Pakistan a permis de décrire quatre groupes génétiques ayant tous une grande diversité génotypique et une structure recombinante. Le très faible taux de ré-échantillonnage de génotypes identiques au cours de deux années suggère le rôle prédominant de la reproduction sexuée dans le maintien temporel des populations locales. La forte diversité génétique et génotypique, la signature de recombinaison et la capacité à la reproduction sexuée de PST dans la région himalayenne suggèrent que cette zone est le centre d'origine potentielle de PST. Les analyses d’approximations bayésiennes confirment la thèse d’une dispersion à partir de l’Himalaya vers les autres régions du monde. La variabilité pour la capacité à produire des téleutosores, spores indispensables à l’initiation de la phase sexuée, a été analysée (56 isolats mondiaux), et s’avère liée à la variabilité génotypique et au taux de recombinaison. Ce résultat conforte la thèse de l'apparition de la sexualité dans la zone himalayenne et à proximité de cette zone et de la perte de sexualité lors de migrations dans les zones où l’hôte alternant est absent et où le cycle épidémique est essentiellement asexué. La description de l'origine, des voies mondiale de migration de PST ainsi que de son centre de diversité contribue à la compréhension du potentiel évolutif de PST et à la construction de stratégies de gestion de lutte contre l’agent pathogène. / Analyses of the large-scale population structure of pathogens enable the identification of migration patterns, diversity reservoirs or longevity of populations, the understanding of current evolutionary trajectories and the anticipation of future ones. A detailed analysis of populations in centre of diversity should enable to infer the adaptive capacity of the pathogen and identify potential sources for new invasions. Puccinia striiformis f.sp. tritici (PST) is the causal agent of wheat yellow/stripe rust, and despite a worldwide distribution, this fungus remains a model species for invasion studies, due to its long-distance migration capacity and recurrent local emergence of new strains. Little is known about the ancestral relationship of the worldwide PST population with unknown center of origin. We used multilocus microsatellite genotyping to infer the worldwide population structure of PST and the origin of new invasions, analysing a set of isolates representative of sampling performed over six continents. Bayesian and multivariate clustering methods partitioned the isolates into six distinct genetic groups, corresponding to distinct geographic areas. The assignment analysis confirmed the Middle East-Red Sea Area as the most likely source of newly spreading, high-temperature-adapted strains; Europe as the source of South American, North American and Australian populations; and Mediterranean-Central Asian populations as the origin of South African populations. The existence of strong population subdivision at worldwide level shows that major genetic groups are not markedly affected by recent dispersal events. However, the sources for recent invasions and the migration routes identified emphasize the importance of human activities on the recent long-distance spread of the disease. The analyses of linkage disequilibrium and genotypic diversity indicated a strong regional heterogeneity in levels of recombination, with clear signatures of recombination in the Himalayan (Nepal and Pakistan) and near-Himalayan (China) regions and a predominant clonal population structure in other regions. To explain the variability in diversity and recombination of worldwide PST populations, we assessed their sex ability in terms of telial production, the sex-specific structures that are obligatory for PST sexual cycle, in a set of 56 isolates representative of these worldwide geographical origins. We confirmed that the variability in genotypic diversity/ recombination was linked with the sex ability, pinpointing the Himalayan region as the possible center of origin of PST, from where it then spread worldwide. The reduced sex ability in clonal populations certainly reflects a loss of sexual function, associated to migration in areas where sexual alternate host is lacking, or not necessary for the completion of epidemic cycle. Approximate Bayesian computation analyses confirmed an out of Himalaya spread of PST, with Pakistan and China being the most ancestral population. A detailed analysis of Pakistani population at regional level revealed the existence of a strong population subdivision, a high genotypic diversity and the existence of recombination signature at each location reflecting the role of sexual recombination in the temporal maintenance at local level. A time spaced sampling of PST in the valley of Tianshui (China) inspired the development of a new estimator, allowing to quantify the relative contribution of sexual reproduction and effective population size on the basis of clonal resampling within and between years. A sexual reproduction rate of 74% (95% confidence interval [CI]: 38-95%) and effective population size of 1735 (95% CI: 675-2800) was quantified in Chinese PST population. The description of the origin and migration routes of PST populations worldwide and at its centre of diversity contributes to our understanding of PST evolutionary potential, and is helpful to build disease management strategies.

Le paludisme est causé par un parasite appelé Plasmodium falciparum, transmis lors de la piqûre d'un moustique. Au stade sanguin, ce parasite unicellulaire, de forme ovoïde, envahit les globules rouges, s'y multiplie avant d'être libéré pour une nouvelle invasion à la fin d'un cycle de 48 heures. Ce travail de thèse porte sur le mouvement du parasite au cours du processus d'invasion. L'étape préalable à la pénétration du parasite dans sa cellule hôte est le mouvement de réorientation permettant de mettre en contact son complexe apical avec la membrane de la cellule hôte. Afin de comprendre comment le parasite génère les mouvements nécessaires à cette réorientation sans l'aide de flagelle, de cil ou de déformation, notre approche est d'observer et de décrire le mouvement des parasites sur un substrat rigide, au travers d'une analyse détaillée des trajectoires du parasite. Nous observons que le parasite explore tous les degrés de liberté qui lui sont accessibles compte tenu de son attachement au substrat: translation et rotation dans le plan et réorientation de sa partie apicale. Nous avons identifié trois types de mouvement: confiné, dirigé et circulaire. Nous caractérisons ces trajectoires et mouvements en utilisant une analyse de corrélation et en discutant les mécanismes possibles à l'origine de ces trajectoires particulières. Enfin, nous examinons le rôle des constituants du cytosquelette sur le mouvement du parasite, en affectant spécifiquement les filaments d'actine et les microtubules. Les conséquences de la polymérisation de ces structures sur le mouvement du parasites sont discutées. / Malaria is caused by a parasite called Plasmodium falciparum, transmitted via mosquito's bites. At the blood stage, these unicellular ovoidal parasites invade red blood cells (RBCs), multiply and are released at the end of a 48h cycle, ready for new invasions. This work is focused on the motion of the parasite during the invasion process. To penetrate into the host cell, the parasite reorient its apical part towards the RBC membrane. For this purpose, the parasite generates different movements that allow him to find the correct position to form a specific junction to invade the cell. To understand how the parasite is able to move and reorient without the aid of cilia, flagella or deformations, we performed a detailed analysis of the parasite trajectories and orientation on rigid substrate. We observe that the substrate-attached parasite explores all degrees of freedom with in-plane rotation, translation and flipping. Three types of motion have been identified: confined, directed circular . We characterize these trajectories and motions using correlation analysis and we discuss the possible mechanisms that could explain these peculiar trajectories. Finally, to determine the role of the cytoskeleton components in the parasite motion, specific structures such as the actin filaments and the microtubules have been specifically affected. We will describe and discuss the consequences of depolymerizing or stabilizing these structures.

Les métastases osseuses sont des complications fréquentes de nombreuses tumeurs solides et sontresponsables, sur le plan clinique, de fractures osseuses, d’hypercalcémie et de douleurs. A l’heure actuelle,il n’existe aucun traitement curatif ; la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation et ledéveloppement des métastases osseuses est donc nécessaire afin d’envisager de nouvelles approchesthérapeutiques.Une analyse transcriptomique comparative entre une lignée humaine de cancer du sein, les MDA-MB-231, et leur sous-population ostéotropique, les B02, a montré une surexpression de composants de la voie designalisation Slit/Robo.Les récepteurs Robo et leurs ligands Slits, initialement identifiés comme facteurs clés du guidage axonal lorsdu développement, sont également impliqués dans la migration des cellules cancéreuses.Afin d’étudier le rôle de ces récepteurs Robo1 et 4 dans la dissémination métastatique à l’os, nousavons inhibé l’expression de ces gènes dans les cellules B02. Des expériences in vitro et in vivo montrentalors un rôle antagoniste de Robo1/4. En effet, l’inhibition de Robo1 augmente la croissance des tumeursprimaires, tandis que celle de Robo4 la diminue. Ces récepteurs régulent également différemment laformation de lésions ostéolytiques ainsi que la croissance tumorale de ces métastases. In vitro, l’absence deRobo1 augmente l’invasion, tandis que celle de Robo4 la diminue. Nous avons également montré quel’inhibition de Robo4 ralentit la colonisation de la moelle osseuse par les cellules B02 à des temps précoces.Enfin, l’étude d’une cohorte de patientes atteintes d’un cancer du sein montre une corrélation entrel’expression de Robo4 et la rechute métastatique osseuse.Cette étude montre l’implication de la voie Slit/Robo dans la dissémination métastatique à l’os, etsemble par conséquent constituer une approche thérapeutique judicieuse pour traiter ces métastases. / Bone metastases are a common complication of many solid tumors and are clinically responsible ofbone fractures, hypercalcemia, and pain. Currently, there is no curative treatment; understanding themechanisms involved in the formation and development of bone metastases is therefore necessary toconsider new therapeutic approaches.A comparative transcriptomic analysis between the human breast cancer cell line MDA-MB-231, andits osteotropic subpopulation, B02, has shown an up-regulation of Slit/Robo signaling pathway.Robo receptors and their ligands Slits were initially identified as key factors in axon guidance duringdevelopment. However, these proteins are also involved in the migration of cancer cells.To investigate the role of these receptors Robo1 and 4 in breast cancer bone metastasis, theexpression of these genes was inhibited in B02 cells. In vitro and in vivo experiments point out antagonisticrole of Robo1/4. Indeed, inhibition of Robo1 expression increases primary tumors growth, while Robo4invalidation reduces it. These receptors also differently regulate the formation of osteolytic lesions and extentof skeletal tumor burden. In vitro, Robo1 depletion induces an increased invasion, whereas Robo4 depletiondecreases it. We also showed that inhibition of Robo4 reduces survival and growth of B02 cells in the bonemarrow at early times of invasion. Finally, a cohort study of breast cancer patients shows a strong correlationbetween Robo4 expression and metastatic relapse in bone.This study shows the involvement of the Slit/Robo pathway in bone metastasis, and therefore seemsto be a judicious therapeutic approach to treat these metastases.

La ténascine-X (TNX) est une glycoprotéine de la matrice extracellulaire. Son expression est fortement réprimée dans de nombreux cancers et l’invasion tumorale est accrue chez des souris TNX-/-. La TNX apparaît donc comme un répresseur potentiel du développement des tumeurs. L’objectif de notre travail est d’étudier cet effet présumé et d’en comprendre les mécanismes, en analysant in vitro le rôle de la TNX sur la croissance et la migration de cellules de fibrosarcome HT-1080 dans des modèles de culture bi- et surtout tridimensionnels, plus représentatifs de l’environnement cellulaire in vivo. Nos résultats montrent que la TNX inhibe la croissance des cellules tumorales, sans induire de mort apoptotique ou nécrotique. Des observations par microscopie confocale ont montré que la présence de TNX réduit l’étalement des cellules ainsi que leur efficacité de migration. Nous avons pu mettre en évidence que la TNX provoque un ralentissement de la migration des cellules tumorales ainsi qu’une diminution de la directionnalité de leurs trajectoires. L’observation de la protéolyse du collagène de type I par les cellules en migration montre qu’elle est inhibée en présence de TNX. Par ailleurs, la TNX réduit l’expression et l’activation des MMP 2, MMP-9, et MT1 MMP. Certaines voies de signalisation associées ont été étudiées : la TNX inhibe la phosphorylation de FAK sur sa tyrosine 397, ainsi que l’activation des GTPases RhoA et Rac, sans affecter celle de Cdc42. Par une régulation fine de ces molécules, qui sont impliquées dans le contrôle de la croissance et de la migration cellulaire, la TNX se caractérise comme un inhibiteur extracellulaire de l’invasion tumorale / Tenascin-X (TNX) is involved not only in the organisation of the extracellular matrix architecture but also in the regulation of cell behaviour. This matrix glycoprotein is down-regulated in many tumor types, while tumor invasion is promoted in TNX-deficient mice. In order to decipher the mechanisms by which TNX modulates tumor cell growth and migration, we compared the behaviour of HT1080 fibrosarcoma cells in conventionnal 2D culture model or embedded in 3D collagen gels, both containing or not recombinant TNX. Some experimentations have permit us to demonstrate that TNX inhibits tumor cells growth, without inducing apoptotic or necrotic cell death. Laser confocal microscopy observations demonstrated that the presence of TNX reduces cell spreading and migration efficency. Moreover, video time-lapse analysis showed that TNX reduces both velocity and directionnality of cell migration. This result is partly due to a decrease of pericellular proteolysis, as observed in situ using FITC-collagen-containing gels. Besides, we showed that TNX led to a decrease of MMP 2, MMP-9, MT1 MMP expression and activity. Then, we determined that both FAK phosphorylation on tyrosine 397 and activation of Rac1/2/3 and RhoA small GTPases were inhibited in TNX conditions. An inactivation of these small GTPases of the Rho family is known to deregulate cell cycle and highly decrease tumor cell spreading and migration efficiency in 3D environment. Taken together, these results indicate that TNX is an extracellular inhibitor of cell invasion, which acts by downregulating the main signalling pathways responsible for cell growth and motility in 3D-collagen gels

Nous étudions la migration et la protéolyse de la matrice extracellulaire dans le cancer du sein. Pour cela, nous avons mis en place deux systèmes modèles. Le premier, se base sur une lame basale reconstituée et permet d'évaluer le potentiel invasif de lignées cellulaires tumorales. Nous montrons que les cellules cancéreuses migrent différemment à travers un gel pour former des amas de taille variable directement corrélé à leur pouvoir invasif. Dans notre système, seule la migration de type mésenchymateuse est utilisée par les cellules. Ce type de mouvement est directement dépendant de protéases sécrétées par les cellules. Nous avons, donc mesurée la synthèse au niveau transcriptionnel de la classe d'enzyme majoritairement impliquée dans la dissémination tumorale, les matrice métalloprotéases (MMPs). Nous avons ainsi pu montrer que l'expression de 3 MMPs est corrélée aux capacités migratoires des cellules donc à leur potentiel invasif. Le processus physique par lequel les enzymes dégradent les matrices est très peu étudié au niveau expérimental. Le second système que nous utilisons se base sur un modèle de matrice conjonctive majoritairement composer de collagène de type I. Nous utilisons la gélatine, pour étudier la protéolyse de gels protéiques par différentes classes de protéases. A partirdes études sur la solubilisation enzymatique des gels par l'-chymotrypsine, la protéinase K et la papaïne, nous montrons qu'il existe des mécanismes de dégradation distincts. Le premier est un mécanisme anormal dont la cinétique est limitée par la diffusion de l'enzyme, le second est brownien et la cinétique est limitée par la réaction. Ce second mécanisme dépend directement d'interactions eléctrostatiques entre l'enzyme et le gel. Nous observons pour deux des enzymes que l'évolution des temps de dégradation mais également la cinétique dépendent de la concentration en protéine dans les gels. / We study the migration and proteolysis of the extracellular matrix in breast cancer. For this, we set up two model systems. The first is based on a reconstituted basement membrane and allows the evaluation of invasive potential tumor cell lines. We show that cancer cells migrate differently across the gel to form clusters of variable size directly correlates with their invasiveness. In our system, only the migration of mesenchymal type is used by the cells. This type of movement is directly dependent proteases secreted by the cells. We therefore measured the synthesis at the transcriptional level of the enzyme class mainly involved in tumor dissemination, the matrix metalloproteases (MMPs). We were able to show that the expression of 3 MMPs is correlated with migratory capacity of cells, therefore their invasive potential. The physical process by which enzymes degrade the matrix is very little studied at the experimental level. The second system we use is based on a model of connective matrix mainly composed of collagen type I. We use gelatin for the study of protein gels proteolysis by different classes of proteases. Based on the study of gels enzymatic solubilization by a- chymotrypsin, proteinase K and papain, we show that there are distinct mechanisms of degradation. The first mechanism is abnormal whose kinetic is limited by enzyme diffusion, and the second is Brownian and the kinetic is reaction limited. The second mechanism depends directly on electrostatic interactions between enzyme and gel. We observe for two enzymes that the evolution of degradation time but also the degradation kinetics depend on the concentration of protein in gels.

Le mélanome cutané est le plus agressif des cancers de la peau. Sa dangerosité provient de sa grande capacité à former des métastases. A l’heure actuelle, la prévention et la détection précoce de la lésion primitive restent les seuls moyens d’aboutir à une guérison. En effet, ce cancer est particulièrement reconnu pour sa résistance aux thérapies actuelles sous sa forme métastatique. Le mélanome se développe à partir des mélanocytes de la peau, qui après des évènements oncogéniques, prolifèrent de manière anarchique dans l’épiderme. Par la suite, certaines cellules de la tumeur acquièrent un phénotype invasif qui leur permet de franchir la jonction dermo-épidermique et envahissent le derme, pour y proliférer et le coloniser en profondeur. Une fois dans le derme, les cellules de mélanome peuvent disséminer à distance par voie lymphatique et sanguine pour former des métastases dans les organes cibles. La dégradation de la jonction dermo-épidermique conduisant à l’invasion du derme est la première étape qui mène à la formation de métastase. Dans l’équipe on s’intéresse à l’étude des mécanismes de l’invasion dermique. Grâce au travail fourni, nous avons pu identifier un nouvel acteur moléculaire intervenant dans l’invasion précoce du mélanome cutané : La Tétraspanine 8. Le but de ce travail de thèse a donc été de définir le rôle et le mode d’action de cette protéine. Nous avons réussi à établir l’implication de la Tétraspanine 8 dans la perte d’adhérence des cellules de mélanome aux protéines de la matrice extracellulaire, en association avec une inhibition de l’activation de l’intégrine β1 et avec une diminution de la phosphorylation de la kinase ERK. Nous avons également obtenu des résultats impliquant la Tspan8 dans l’invasion du derme par les cellules de mélanome, en association avec augmentation de la stabilité de β-caténine. Enfin, les tests de tumorigénicité, réalisés dans les souris Nude, permettent d’établir que l’expression de Tspan8 procure aux cellules de mélanome un pouvoir tumorigène. À long terme, ce travail vise à faire émerger de nouveaux marqueurs de pronostic mais aussi de nouvelles cibles thérapeutiques visant à bloquer la progression du mélanome avant l’apparition des métastases / Cutaneous melanoma is the most aggressive skin cancer since its great ability to form metastasis. Successful treatment depends on its early detection, as the metastatic form is resistant to current therapies. Melanoma cells, developing from the melanocytes of the skin, proliferate first in the epidermis. Subsequently, some tumor cells acquire an invasive phenotype, degrade the dermal-epidermal junction and invade the dermis where they proliferate and deeply colonize the tissue. Melanoma cells can then enter the circulatory system and disseminate to form metastases in the target organs. Degradation of the basement membrane and invasion of the dermis are therefore the early events of melanoma tumor invasion and the first step leading to the formation of metastases. In the team, we are interested in the study of the poorly understood mechanisms of dermal invasion. We have identified a novel molecular mediator of the early cutaneous melanoma invasion : the Tetraspanin 8. The aim of this thesis was therefore to define the role and the mode of action of this protein. We have established the involvement of Tetraspanin 8 in the loss of melanoma cells anchorage to matrix proteins and also in the degradation of dermalepidermal junction components. We have then obteined data that indicate the involvement of ERK/MAPK and PI3K/AKT signaling pathways, in the invasive phenotype, downstream of the Tetraspanin 8. Although much is yet to be learned ragarding the clinical relevace of Tetraspanin 8 function, we postulate that it could be a promising new therapeutic target in anti-invasive therapies for cutaneous melanoma

Au cours de l'invasion tumorale, la matrice extracellulaire du tissu broncho-pulmonaire, riche en élastine, subit de nombreux remaniements. La dégradation de cette élastine conduit à la production de peptides bioactifs. Ces peptides d'élastine (PE) possèdent un récepteur spécifique, le complexe récepteur de l'élastine (CRE), et peuvent également interagir avec l'intégrine alphavbeta3 et la galectine-3. Dans cette étude, nous avons étudié le rôle des PE et de leurs récepteurs dans la progression tumorale des carcinomes broncho-pulmonaires.Des cellules épithéliales bronchiques tumorales sont incubées in vitro avec un mélange de PE, la kappa-élastine (kE), ou avec des peptides synthétiques. Le traitement par les peptides entraine une augmentation de la capacité infiltrante des cellules invasives associée à un relargage précoce de MMP 2, MMP 9 et uPA mais n'a pas d'effet sur la prolifération et le phénotype cellulaire. Les niveaux d'ARNm des 3 protéases stimulées ne sont pas modifiés et ni l'actinomycine D, ni le cycloheximide ou la bréfeldine A ne sont capables d'inhiber les effets liés à la kE. Ces effets ne sont pas non plus inhibés par le lactose et les autres antagonistes des trois récepteurs. Enfin, les peptides VGVAPG et GRKRK, présentant les séquences spécifiques reconnues par les récepteurs, ne réussissent pas à reproduire les effets observés avec la kE, alors que des nonapeptides les reproduisent de façon quasi-identique.Ces résultats montrent que les PE régulent la capacité invasive des carcinomes broncho-pulmonaires, via le relargage d'enzymes protéolytiques. Cette modulation mettrait en jeu des mécanismes post-traductionnels et un récepteur lactose-insensible, différent du CRE, de l'intégrine alphavbeta3 et de la galectine-3, et reconnaissant des nonapeptides d'élastine. / Elastin-rich lung extra-cellular matrix is largely remodeled during tumor invasion. Elastin degradation produces peptides displaying a wide range of biological activities. These elastin derived peptides (EP) interact with the Elastin Receptor Complex (ERC) but also bind to alphaVbeta3 integrin and galectin-3. In this study, we explored the role of EP and their receptors in tumor progression of lung carcinomas.In vitro, lung tumor cells were incubated in presence of kappa-elastin (kE), a mix of EP or with synthetic elastin peptides. EP treatment induced an increase of invasive capacity of invasive cells with quickly increased levels of MMP-2, MMP 9 and uPA but had no effect on cell proliferation and phenotype. Interestingly, protease regulation was not observed at the mRNA level and actinomycin D, cycloheximide and brefeldin A were unable to inhibit kE effects. These effects could not be inhibited either by classical receptor antagonists including lactose or blocking antibodies. Finally, synthetic peptides VGVAPG and GRKRK, displaying receptor-specific sequences, failed to reproduce kE effects whereas nonapeptides partially mimicked them.These results demonstrate that treatment with EP up-regulates invasiveness of lung tumor cells via the release of proteolytic enzymes. This modulation involves post-translational mechanisms and a lactose-insensitive receptor, different from the ERC, alphaVbeta3 integrin and galectin-3 and recognizing nonapeptidic sequences.

Le neuroblastome (NB) est un cancer pédiatrique dérivé de la crête neurale. Les NB à haut risque sont des tumeurs peu différenciées présentant une amplification de MYCN et les plus agressives possèdent en plus une mutation d'ALK. Pour améliorer le traitement de ces tumeurs, les nouvelles thérapies cherchent à induire la différenciation cellulaire, l'inhibition de MYCN et la réduction de la signalisation d'ALK. Les résultats obtenus indiquent que le VIP induit une neuritogenèse dans les cellules de NB à haut risque SK-N-DZ et Kelly, et réduit en plus l'expression de MYCN dans les cellules Kelly, comme précédemment observé pour les cellules IMR-32. En parallèle, le VIP diminue l'invasion des cellules Kelly et IMR-32 et réduit également l'activité d'AKT qui est impliquée dans la signalisation d'ALK, dans les cellules Kelly qui présentent la mutation ALK F1174L. Certains effets du VIP sont dépendants de la PKA. Des analogues du PACAP, un peptide apparenté au VIP, présentent une efficacité supérieure à celle du VIP dans les cellules Kelly. Les effets du VIP sur la neuritogenèse et l'expression de MYCN dans ces cellules sont médiés par le récepteur VPAC2 qui peut avoir une localisation nucléaire dans les lignées cellulaires et les cellules de patients atteints de NB. Une délocalisation de ce récepteur nucléaire par ses propres ligands est observée. De plus, des cellules souches mésenchymateuses humaines dérivées du tissu adipeux induisent la différenciation des cellules de NB via les peptides VIP et/ou PACAP. L'ensemble de ces résultats indiquent que le VIP et des analogues du PACAP agissent sur des processus moléculaires et cellulaires qui pourraient réduire l'agressivité des NB à haut risque, et pourraient donc présenter un intérêt pour une nouvelle thérapie. / Neuroblastoma (NB) is a pediatric cancer derived from neural crest. High-risk NB are poorly differentiated tumors with MYCN amplification and the most aggressive forms in addition have an ALK mutation. To improve the treatment of these tumors, the new therapies aim to induce cell differentiation, inhibition of MYCN and reduction of ALK signaling. The obtained results indicate that the neuropeptide VIP induces neuritogenesis in high-risk SK-N-DZ and Kelly NB cells, and in addition reduces the expression of MYCN in Kelly cells, as previously observed in IMR-32 cells. In parallel, VIP decreases Kelly and IMR-32 cell invasion and also reduces the activity of AKT that is involved in the signaling of ALK, in Kelly cells harboring the mutation ALK F1174L. Most of these VIP effects are PKA-dependent. Analogs of PACAP, a VIP-related peptide, exhibit a higher efficiency than VIP in Kelly cells. VIP effects on neuritogenesis and MYCN expression in these cells are mediated by the VPAC2 receptor which can have a nuclear localization in the NB cell lines and in NB from patients. A relocation of this nuclear receptor by its own ligand is observed. Moreover, human mesenchymal stem cells derived from adipose tissue induce NB cells differentiation via VIP and/or PACAP peptides. Taken together, these results indicate that VIP and PACAP analogs act on molecular and cellular processes that might reduce aggressiveness of high-risk NB, and thus could be of interest for new therapy.

Mycoplasma (M.) genitalium é um importante agente de doença sexualmente transmissível sendo, responsável por uma série de desordens do trato urogenital humano. A aderência do micoplasma é um dos principais fatores de virulência na sua patogenicidade e conseqüente colonização nas células hospedeiras. Neste estudo, obte-se a curva de crescimento de duas cepas de M. genitalium (G37 e 1019V) utilizando-se da dosagem proteíca (BCA), densidade óptica (OD600) e PCR em tempo real. A cepa referencial G37 é de alta passagem e foi isolada de homens e a 1019V é de baixa passagem, sendo recentemente isolada de amostra clínica de cérvix humana. Utilizando-se da fase logarítimica obtida pela curva, comparou-se a dinâmica de interação destas cepas na célula epitelial de carcinoma de cérvix humana (HeLa) e na célula endometrial humana (EM42), em diferentes intervalos de tempo com auxílio de microscopia confocal. Apesar destas cepas divergirem na seqüência dos genes relacionados a aderência houve poucas variações entre as curvas de crescimento. A aderência e a invasão de M. genitalium nas células não fagocíticas confirmou os dados de literatura. Entretanto, após 30 minutos de contato com as células, detectou-se o antígeno de aderência de ambas as cepas na região intranuclear Este achado, indica uma nova característica desta espécie ainda não conhecida entre os molicutes. / Mycoplasma genitalium (Mg) is an important cause of sexual transmitted disease and has been implicated in a range of genital tract disorders.The adherence of mycoplasmas is a key virulence attribute, pathogenic features and consequences of host-cell colonization. Herein, we characterize growth properties of two Mg strains (G37 and 1019V) using BCA assay, OD600, CCU assay, real-time PCR. Based upon these strategies, we compared the behavior of similarly grown Mg variants coincubated with HeLa cervical epithelioid cells and EM42 endometrial cells over a dynamic time course.using laser scanning confocal microscopy. Mg G37 is a multiply passaged type strain isolated from a male while 1019V was recently isolated from human cervical samples and only minimally passaged. Both strains further diverge by sequence heterogeneities within adherence-related MG191 and MG192 genes. Despite these differences, our results identified only subtle variations in axenic growth for the two strains. Further and consistent with previous studies, a subset of adherent Mg organisms invaded host cells. However, intranuclear localization was observed, which occurred as early as 30 minutes after infection.

La formation des métastases est un processus en plusieurs étapes à travers lequel les cellules néoplasiques se détachent de la tumeur primaire pour constituer des tumeurs secondaires à distance. Les capacités à migrer et à envahir, des cellules tumorales sont cruciales dans la cascade métastatique. Selon le type cellulaire et les stimuli présents dans le microenvironnement tumoral, les cellules peuvent se déplacer collectivement ou individuellement selon un programme de migration mésenchymateuse ou amiboïde. Différentes voies de signalisation sont liées à la régulation de la motilité cellulaire. Les GTPases Rho (Rac1, Cdc42 et RhoA) contrôlent la migration en régulant la dynamique du cytosquelette d’actine, la contraction acto-myosine et les microtubules. Rac1 régule la motilité mésenchymateuse en favorisant la formation des lamellipodes via un complexe multiprotéique, le « Wave Regulatory Complex (WRC) » et RhoA contrôle la motilité amiboïde en favorisant la contraction du cytosquelette d'acto-myosine. Les protéines Ral (RalA et RalB) appartenant à une autre famille de petites G, ont été récemment impliquées dans la régulation de la migration cellulaire. RalB, à travers le complexe « Exocyst » joue un rôle essentiel dans la motilité. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels la voie RalB/Exocyste contrôle la motilité et l'invasion cellulaire. La première partie de ce travail démontre que l’Exocyste interagit avec SH3BP1, une protéine GAP (GTPase Activating Protein) (projet 1). Nous montrons que l’interaction entre SH3BP1 et Rac1 est nécessaire à l’activité de Rac1 au front de migration. Dans le projet 2, nous montrons que l’Exocyste interagit directement avec WRC, ce qui est un élément clé de la polymérisation de l'actine. Cette interaction est nécessaire à la localisation du complexe WRC au front de migration où il contrôle la formation de protrusions membranaires. Dans de nombreux carcinomes, la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) joue un rôle important dans la promotion de la migration, l’invasion et la formation des métastases. Le projet 3 a permis de mieux caractériser la plasticité de migration et l’invasion des cellules cancéreuses post-EMT et d’étudier la contribution de Ral dans l'invasion des cellules post-EMT. Nous montrons qu’après l’EMT les cellules envahissent la matrice individuellement ? en utilisant la contraction du cytosquelette d'acto-myosine. Nous montrons que RalB est nécessaire à l’invasion des cellules post-EMT, et à la contractilité cellulaire. Nous proposons que le rôle de RalB dans l'invasion passe par GEF-H1 qui est une protéine GEF (Guanine Nucleotide Exchange Factor) de Rho associée à l’Exocyste. Dans la dernière partie de ce manuscrit, nous présentons le logiciel « AVeMap » que nous avons développé afin d’automatiser la quantification des paramètres de la migration cellulaire.En résumé, dans ce travail de thèse nous montrons que la voie Ral/Exocyste est un organisateur moléculaire nécessaire à l’exécution à la fois de la motilité cellulaire contrôlée par Rac1 et à la motilité contrôlée par Rho. / Metastasis is a multistep process by which cancer cells migrate away from the primary neoplastic mass to give rise to secondary tumors at distant sites. Thus, the acquisition of motility and invasive traits by tumor cells is a crucial step for metastasis to occur. Depending on the cell type and the environment, cells can move collectively keeping stable cell-cell contacts or as individual cells, which translocate by exploiting either mesenchymal or amoeboid motility programs.Different molecules and pathways have been linked to the regulation of cell motility. Rho small GTPases (Rac1, Cdc42 and RhoA) control cell migration through their actions on actin assembly, actomyosin contractility and microtubules. Rac1 drives mesenchymal-type motility by promoting lamellipodia formation via the Wave Regulator Complex (WRC). On the contrary, amoeboid motility is governed by RhoA which promotes cell movement via the generation of actomyosin contractile force. Another family of small GTPases, the Ral proteins, was recently involved in the regulation of cell migration. RalB, through the mobilization of its main effector the Exocyst complex, was shown to play an essential role in cell motility. In this work of thesis we investigated the molecular mechanisms through which RalB/Exocyst pathway controls cell motility and invasion.In the first part of this manuscript we show that Exocyst interacts with the RacGAP SH3BP1 (project 1). In mesenchymal moving cells Exocyst/SH3BP1 interaction is required to organize membrane protrusion formation by spatially regulating the activity of Rac1 at the cellular front. In addition, in project 2, we show that the Exocyst binds to the wave regulator complex (WRC), a key promoter of actin polymerization. We provide evidences for Exocyst to be involved in driving the WRC to the leading edge of motile cells, where it can stimulate actin polymerization and membrane protrusions. Reactivation of a developmental program termed epithelial-mesenchymal transition (EMT) was recently shown to promote motility, invasion and metastasis of neoplastic cells. Tumor cells undergoing EMT loose cell-cell contacts acquire a fibroblastoid phenotype and invade the surrounding tissues as individual cells. In project 3 we characterized the invasion plasticity of cancer cells after EMT and we investigated the molecular contribution of Ral to post-EMT invasion. We showed that upon EMT cells disseminate individually in a Rho-driven fashion exploiting the generation of actomyosin force to deform the extracellular matrix. We document that RalB silencing severely impairs actomyosin contractility and dissemination of post-EMT cells. We hypothesize that RalB regulates invasion by controlling the dynamics of the Rho pathway via the Exocyst-associated RhoGEF GEF-H1 in post-EMT cells. Finally, in the last part of this thesis manuscript, we present the PIV-based “AVeMap” software which has been developed to quantify in a fully automated way cell migration and its parameters (Project 4).Taken together the results presented in this thesis manuscript point out the Ral/Exocyst pathway as a key molecular organizer of the execution of both Rac1- and Rho-driven motility programs.