L’infection par Helicobacter pylori touche environ la moitié de la population mondiale et est responsable de plusieurs pathologies gastro-intestinales incluant l’adénocarcinome gastrique. Les mécanismes de la carcinogénèse induite par H. pylori ne sont pas clairement élucidés. Mais, l’oncoprotéine CagA que possèdent certaines souches est très impliquée dans la carcinogénèse gastrique ; elle induit l’apparition d’un phénotype particulier, dit colibri, qui mime une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). De plus, CagA déstabilise les jonctions cellulaires en perturbant la E-cadhérine. Les objectifs de ces travaux ont été de déterminer si H. pylori induit une véritable EMT et si cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules souches cancéreuses (CSC). De plus, nous avons étudié le rôle joué par la protéine IQGAP1, protéine assurant le maintien des jonctions cellulaires, dans la carcinogénèse gastrique induite par H. pylori. Ces travaux ont montré que H. pylori induit une EMT in vitro. Cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules CD44high présentant les caractéristiques de CSC. L’étude du rôle de IQGAP1 au cours de la carcinogénèse gastrique liée à H. pylori a permis de déterminer son implication dans l’apparition de lésions néoplasiques dans un modèle de souris transgéniques hétérozygotes pour IQGAP1. En outre, IQGAP1 apparaît comme une protéine dont l’expression est modifiée par l’infection à H. pylori et par l’EMT induite par cette bactérie in vitro. Nos résultats permettent de mieux comprendre le mécanisme physiopathologique de l’adénocarcinome gastrique et seront potentiellement utiles au développement de nouvelles thérapeutiques anti-cancéreuses. / Helicobacter pylori infection is found in about half of the world population and is responsible for several gastrointestinal pathologies, including gastric adenocarcinoma. The mechanisms of the carcinogenesis due to H. pylori remain unclear. However, the link with gastric adenocarcinoma is partly due to the H. pylori CagA oncoprotein. CagA is responsible for a particular cell phenotype in vitro, the “hummingbird” phenotype which corresponds to an elongation of the cells, mimicking an epithelial to mesenchymal transition (EMT). EMT participates to carcinogenesis, and is involved in the generation of cancer stem cells (CSC). Moreover, CagA destabilize the cell junctions. This study aimed to determine wether H. pylori induces a true EMT, and if so, wether this EMT can generate CSCs. The role of IQGAP1, which is a scaffold protein involved in cell adhesion, was also studied in cases of gastric carcinogenesis due to H. pylori. We demonstrated that H. pylori induces an EMT in vitro. Moreover, we showed that this EMT is responsible for the emergence of CD44high cells which have the same characteristics as the CSCs. IQGAP1 has been identified as a protein implicated in neoplastic lesion development in a transgenic mouse model heterozygous for IQGAP1. Moreover, in vitro, the expression of IQGAP1 was modified by H. pylori infection and more specifically by the EMT induced by H. pylori. Our results allow a better understanding of gastric adenocarcinoma pathophysiology and will be helpful in developing new cancer chemotherapies.

Depuis près de 20 ans, l’ingénierie vasculaire est en plein essor, tentant d’apporter des solutions durables dans le traitement de pathologies cardio-vasculaires dont l’incidence est croissante. Utilisés pour le remplacement ou le pontage de vaisseaux obstrués voire lésés, les substituts vasculaires de petit calibre présentent encore des limites importantes, induisant, à plus ou moins court terme, le développement d’hyperplasie intimale ou de thrombose. Les multiples exemples de substituts vasculaires issus de l’ingénierie tissulaire décrits dans la littérature témoignent des difficultés rencontrées pour obtenir une prothèse qui réunirait à la fois des propriétés mécaniques adaptées au site d’implantation et des propriétés biologiques optimales pour assurer la fonction vasculaire. C’est dans cette problématique que se situe cette étude dont l’objectif est de définir la composante matricielle et la composante cellulaire idéales pour un substitut vasculaire de petit calibre. Pour cela, nous nous sommes intéressés aux hydrogels physiques de chitosane, dont les propriétés d’hémocompatibilité et de biorésorption sont reconnues. La composition physico- chimique adéquate d’un point de vue biologique et mécanique a été déterminée afin d’élaborer des tubes qui ont été par la suite endothélialisés. Par ailleurs, le mécanisme d’alignement cellulaire en réponse à un flux laminaire de type artériel, a été particulièrement étudié car il constitue un phénomène d’adaptation des CEs aux contraintes mécaniques perçues in vivo par l’endothélium. Cette caractérisation a permis de mettre en évidence le rôle essentiel d’IQGAP1 dans ce processus et d’initier une seconde étude visant la compréhension du mécanisme d’adhésion des CEs sur le chitosane. Finalement, en alliant recherche fondamentale et recherche appliquée nous avons élaboré un substitut vasculaire cellularisable in vitro et implantable in vivo. / Abstract

L’activation d’un lymphocyte T (LT) CD4+ par une cellule présentatrice d’antigène (CPA) estune étape cruciale pour la mise en place d’une réponse immune adaptatrice efficace contre unpathogène ou une cellule tumorale. Elle nécessite un contact prolongé entre les deux types cellulaires,initié par la reconnaissance, par le récepteur des LT (TCR), d’un complexe CMH-peptide spécifiqueprésenté à la surface de la CPA. Cette interaction LT-CPA induit la formation d’une zone de contactorganisée dans le temps et l’espace, appelée la synapse immunologique. La mise en place de cettestructure entraîne le remodelage des cytosquelettes d’actine et de microtubules dans les LT. Quelquesminutes après la reconnaissance de l’antigène par le TCR, l’actine se polymérise à la zone synaptiqueet le centre organisateur des microtubules (MTOC) se polarise en face de la CPA.Le but du travail de thèse présenté ici a été d’étudier le rôle de la réorganisation ducytosquelette des LT lors de la mise en place de la synapse, dans la sécrétion des cytokines et lemaintien de l’interaction permettant l’activation des LT. Nous nous sommes particulièrementintéressés au rôle de deux protéines qui régulent le remodelage du cytosquelette : la petite RhoGTPaseCdc42 et un de ses partenaires IQGAP1. Cette étude a été réalisée essentiellement dans des LT CD4+primaires humains, grâce au développement d’une approche permettant d’inhiber l’expression de cesdeux protéines par introduction de shRNAs à l’aide de vecteurs lentiviraux.Nous avons ainsi mis en évidence que le remaniement du cytosquelette d’actine à la synapseétait dépendant de Cdc42, et contrôlait : 1/ la formation d’un anneau d’actine polymérisée enpériphérie de la synapse, 2/ le recrutement et la concentration des vésicules contenant l’IFN-g aucentre de la synapse, 3/ la sécrétion de l’IFN-g dans la zone synaptique. Nous avons également montréque la protéine IQGAP1 contrôlait le remaniement de l’actine des LT à la synapse, la signalisation enaval du TCR, et la dynamique de contact entre LT et CPA.Cette étude participe à une meilleure compréhension du rôle du remodelage du cytosqueletted’actine et de sa régulation dans la mise en place de l’interaction entre LT et CPA, l’activation des LTet une de leur fonction clé : la sécrétion de lymphokines. / CD4+ T lymphocyte activation by an antigen presenting cell (APC) is a crucial step in theestablishment of an adaptive immune response against pathogens or tumor cells. It requires contactbetween the two cell types, initiated by the recognition, by the T cell receptor (TCR), of a specificpeptide-MHC complex presented by the APC. This T cell-APC interaction induces the formation of aparticular zone organized in time and space, called the immunological synapse. The establishment ofthis structure induces the remodeling of the actin and microtubule cytoskeleton in T cells. Few minutesafter antigen recognition by the TCR, actin polymerizes at the synaptic zone, and the microtubuleorganizing center (MTOC) polarizes toward the APC.The goal of the work presented here was to study the role of T cell cytoskeleton remodelingduring the establishment of the synapse, in cytokine secretion and in the maintenance of the interactionallowing T cell activation. We mainly studied the role of two proteins regulating the cytoskeleton: thesmall RhoGTPase Cdc42 and one of its partners IQGAP1. This study was performed mostly in humanprimary CD4+ T cells, thanks to the development of an approach allowing the inhibition of theexpression of these two proteins by introducing shRNAs through lentiviral vectors.Altogether, our results show that remodeling of the actin cytoskeleton at the synapse isdependent on Cdc42 and controls : 1/ the formation of a polymerized actin ring at the periphery of thesynapse, 2/ the recruitment and concentration of vesicles containing IFN-g at the center of the synapse,3/ the secretion of IFN-g in the synaptic cleft. They also show that IQGAP1 controls T cell actinremodeling at the synapse, signaling downstream the TCR, and the dynamic of interactions between Tcells and APC.This study allows a better understanding of the role of cytoskeleton remodeling and of itsregulation in the establishment of Tcell-APC interaction, the activation of T cells and one of their keyfunctions: lymphokine secretion.

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Les cellules souches/progénitrices sont douées d'une forte plasticité cellulaire qui leur permet de développer, de maintenir et de régénérer organes ou tissus dans lesquels elles résident. Ces processus requièrent l'intégration de signaux moléculaires et environnementaux qui influencent leur comportement et leur devenir. La perturbation de l'un de ces mécanismes régulateurs aboutit à une perte de contrôle des cellules souches/progénitrices pouvant entraîner le développement de pathologies cancéreuses. De ce fait, la connaissance des éléments cellulaires et moléculaires régulant la biologie des cellules souches/progénitrices est nécessaire pour l'emploi éventuel de ces cellules en médecine régénérative et pour une avancée dans les traitements anti-cancéreux.<br />La protéine IQGAP1, que nous avons étudiée dans le cerveau dans un contexte physiologique et pathologique, s'est révélée être un nouveau marqueur de cellules souches/progénitrices normales et tumorales. A travers une étude comparative de souris sauvages et iqgap1-/-, nous avons analysé les propriétés et le comportement in vivo comme in vitro des cellules souches/progénitrices neurales. Nous avons démontré qu'IQGAP1 joue un rôle dans la neurogenèse adulte en régulant la migration des cellules progénitrices neurales en réponse au VEGF, facteur pléïotropique intervenant notamment dans la neurogenèse et l'angiogenèse tumorale. D'autre part, dans un contexte tumoral de gliomes humains et chimio-induits chez le rat, la caractérisation de cette protéine dans des cellules souches/progénitrices tumorales au sein de tumeurs malignes a permis d'attribuer un rôle putatif à la protéine IQGAP1 dans l'expansion tumorale par la dissémination de ces cellules cancéreuses. L'identification et la caractérisation de tous les mécanismes environnementaux régulant la motilité et la migration des précurseurs neuraux normaux pourraient s'avérer utile pour la compréhension des mécanismes d'invasion tumorale et pour le développement de thérapies anti-cancéreuses plus efficaces.

Triple negative breast cancer (TNBC) represents an aggressive subtype for which only chemotherapy is available. The RB1 tumour suppressor is frequently lost in human breast cancer, primarily in TNBC. Loss of RB1 deregulates the cell cycle and is thought to affect BC response to endocrine, radiation, and chemotherapy. However, the global chemosensitivity of Rb null BC is not known. Here I demonstrate that RB1-deficient TNBC cells are highly sensitive to radiation, and moderately sensitive to doxorubicin and methotrexate. However, loss of RB1 does not increase sensitivity to multiple other drugs. Moreover, a non-biased screen of 2 RB-deficient versus 2 RB-proficient lines with ~3500 drugs did not reveal any difference in sensitivity, but identified disulfiram as a potent drug, which compared favourably with current chemotherapeutics against TNBC. Disulfiram’s efficacy was validated against 13 human TNBC lines with an average IC50 of 300nM. IQGAP1 was identified as a potential target of disulfiram.

Triple negative breast cancer (TNBC) represents an aggressive subtype for which only chemotherapy is available. The RB1 tumour suppressor is frequently lost in human breast cancer, primarily in TNBC. Loss of RB1 deregulates the cell cycle and is thought to affect BC response to endocrine, radiation, and chemotherapy. However, the global chemosensitivity of Rb null BC is not known. Here I demonstrate that RB1-deficient TNBC cells are highly sensitive to radiation, and moderately sensitive to doxorubicin and methotrexate. However, loss of RB1 does not increase sensitivity to multiple other drugs. Moreover, a non-biased screen of 2 RB-deficient versus 2 RB-proficient lines with ~3500 drugs did not reveal any difference in sensitivity, but identified disulfiram as a potent drug, which compared favourably with current chemotherapeutics against TNBC. Disulfiram’s efficacy was validated against 13 human TNBC lines with an average IC50 of 300nM. IQGAP1 was identified as a potential target of disulfiram.

Le syndrome néphrotique idiopathique (SNI) se caractérise par un remodelage du cytosquelette des podocytes et par une réorganisation des complexes protéiques podocytaires dont le diaphragme de fente. Récemment, une protéine fondamentale dans le remodelage du cytosquelette a été identifiée au niveau des pédicelles : IQGAP1. Nous sommes partis de l’hypothèse selon laquelle IQGAP1 par ses propriétés et ses caractéristiques biologiques connues dans différents modèles cellulaires (protéine d’échafaudage, remodelage du cytosquelette, migration cellulaire) pourrait être fondamentale dans les modifications ultrastructurales observées au cours du SNI. Au cours de ce travail de thèse, nous avons analysé les caractéristiques de la protéine IQGAP1 dans les podocytes humains, son implication dans les fonctions podocytaires et dans la physiopathologie du SNI. Nous avons dans un premier temps caractérisé les propriétés de la protéine IQGAP1 au sein des podocytes et déterminé sa localisation cellulaire à l’interface entre le cytosquelette et les complexes protéiques apical et diaphragmatique. Nous avons démontré le rôle d’IQGAP1 dans la migration podocytaire et dans la perméabilité de la monocouche épithéliale. Ces phénomènes au cours du SNI étant modifiés, nous avons dans un second temps étudié l’implication d’IQGAP1 dans la physiopathologie du SNI à l’aide de différents modèles expérimentaux (aminonucléoside de puromycine, plasmas de patients présentant un SNI, podocytes mutés pour la PLCε1). Nous avons ainsi démontré la translocation nucléaire de la protéine IQGAP1, dépendante de la voie ERK et de la PLCε1 et son implication dans la survie cellulaire par son interaction avec la chromatine. Au cours du SNI expérimental, nous avons observé une modification des propriétés d’IQGAP1 : localisation, interactions, phosphorylation.Cette approche a permis de démontrer l’implication de la protéine IQGAP1 dans le SNI. Compte tenu de son rôle dans le remodelage du cytosquelette, IQGAP1 pourrait également être un facteur dans la genèse de différentes glomérulopathies. / Idiopathic nephrotic syndrome (INS) is characterized by the pedicel cytoskeleton remodelling and the disruption of the slit diaphragm complex. Recently, a pivotal protein involved in cytoskeleton remodelling has been identified in podocytes: IQGAP1.We hypothesized that IQGAP1 may be crucial in ultrastructure changes observed in INS through its biological properties and characteristics reported in different cell types (scaffold protein, cytoskeleton dynamism, cell migration). Thus, we analysed IQGAP1 characteristics in human podocytes, its involvement in podocyte functions and in the INS pathophysiology. We have characterized IQGAP1 podocyte characteristics and clarified its cell localisation between the cytoskeleton and the apical or diaphragmatic protein complexes Our work demonstrated the role of IQGAP1 in podocyte motility and in the permeability of epithelial monolayer. With respect to the modification of these phenomenons during INS, we have studied IQGAP1 involvement in INS pathophysiology with different experimental models (puromycine aminonucleoside, plasmas from patients suffering from INS, PLCε1 mutated podocytes). We have demonstrated IQGAP1 nuclear translocation, dependant to ERK signaling pathway and to PLCε1 and its involvement in cell survival through its interaction with the chromatin. In the experimental INS, we have observed a modification of IQGAP1 properties: localization, interactions, phosphorylation. This approach allowed us to show IQGAP1 involvement in INS. Through its role in cytoskeleton remodelling, IQGAP1 may be a factor in the development of different glomerulopathies.