Annuellement, la vie de millions de personnes est bouleversée suite à un diagnostic de cancer. Cette maladie est caractérisée par une prolifération cellulaire anormale au sein d'un tissu ou d'un organe au point de menacer la vie du patient. Une multitude de gènes sont connus pour leur implication dans le cancer. Toutefois les protéines régulatrices du cycle cellulaire, les cyclines, sont les principaux responsables du dérèglement cellulaire. Les cyclines D contrôlent l'entrée et la progression de la cellule en phase G1. La découverte d'un site commun d'intégration du rétrovirus murin Graffi en amont du gène de la cycline D2 (D2) a révélé l'existence d'un nouvel isoforme, la cycline D2 tronquée (D2Trc). La D2Trc se distingue par l'utilisation d'un site donneur d'épissage alternatif localisé dans le second intron. Il en résulte un exon 2 allongé et l'apparition d'un codon stop après le 156e acide aminé. Par rapport à la D2, 133 acides aminés sont manquants dont les 21 derniers de la boîte cycline. Les 20 acides aminés terminaux diffèrent de la D2. L'altération de la séquence génère une protéine cytosolique contrairement à la D2 qui est nucléaire. Il a été démontré que la D2Trc détient un pouvoir immortalisant supérieur à la D2. Cette étude vise à identifier les principaux partenaires d'interaction de la D2Trc chez la souris par co-immunoprécipitation. Des fibroblastes de souris (NIH/3T3) ont été transfectés par le vecteur pCMV contenant l'ADNc murin de la D2 ou la D2Trc en phase avec l'épitope Myc à l'extrémité N-terminale. La D2 et la D2Trc ont été co-immunoprécipitées à l'aide d'un anticorps dirigé contre l'épitope Myc associé à de billes de protéine G sépharose. Les complexes protéiques ont été dissociés de l'anticorps par compétition avec le peptide Myc. Les extraits ont été séparés sur un gel de polyacrylamide puis colorés au nitrate d'argent. Les interactions entre l'anticorps et la forme native de la D2 et la D2Trc ont été observées in situ par colocalisation. Les résultats indiquent que l'anticorps peut se lier à l'étiquette Myc des protéines tant dans la forme native que linéaire, toutefois cette liaison serait faible. Les lavages s'avèrent suffisants pour briser le lien entre la protéine et l'anticorps. L'étiquette serait difficilement accessible dû à une congestion engendrée par les partenaires d'interaction et/ou une nouvelle conformation causée par des interactions entre l'étiquette et la protéine. L'utilisation d'une méthode alternative telle que le double hybride chez la levure ou l'utilisation du vecteur TAP serait à envisager. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Colocalisation, Co-immunoprécipitation, Cycle cellulaire, Cycline D2, Cycline D2 tronquée, Interactions protéine-protéine.

La croissance et le développement des plantes sont fortement régulés par plusieurs hormones végétales, dont l’auxine qui joue un rôle prépondérant. La modification de l’expression de certains gènes en réponse à l’auxine est contrôlée par des interactions spécifiques entre les facteurs de transcription ARF (Auxin Response Factors) et les protéines Aux/IAA. Des études sur Arabidopsis thaliana ont aussi montré l’implication de corépresseurs de la famille TOPLESS pour réprimer les gènes cibles des ARF. Toutefois, cette régulation transcriptionnelle a surtout été caractérisée chez la plante modèle Arabidopsis et la validité de ce modèle n’a pas encore été confortée par l’étude d’autres modèles. La tomate (Solanum lycopersicon), espèce modèle tant pour les Solanacées que pour les plantes à fruits constitue une bonne alternative pour élucider les caractères généraux liés à la signalisation auxinique. Dans notre travail, nous avons d’abord mis en place des protocoles expérimentaux – double-hybride, pull-down, complémentation de fluorescence (BiFC, Bifluorescence Complementation) – permettant d’étudier les interactions protéines-protéines. Ces méthodes ont d’abord été validées sur des couples Aux/IAA – ARF étant connus chez la tomate pour leur implication dans le développement et la maturation des fruits (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). L’utilisation du double hybride a également permis de construire une carte d’interactions entre les Aux/IAA et les ARF de tomate. Dans un deuxième temps, la disponibilité de la séquence du génome de la tomate a permis d’entreprendre une étude globale de la famille des corépresseurs TOPLESS. Cette étude a inclus : la caractérisation et le clonage des gènes, l’analyse de la séquence protéique, une analyse phylogénétique de la famille sur un ensemble de génome séquencés, la caractérisation du profil d’expression des différentes isoformes ainsi qu’une analyse comparative de leur capacité d’interaction avec les protéines Aux/IAA. Enfin, dans un dernier temps, nous avons souhaité construire des premiers outils permettant d’entreprendre une recherche non-ciblée de nouveaux partenaires interagissant avec les protéines ARF ou Aux/IAA en partant de protoplastes de cellules BY-2 de tabac exprimant de façon transitoire des gènes codant des protéines chimères (tagged proteins). Même si ce travail reste préliminaire, il a pu notamment illustrer l’importance de l’intégrité des noyaux pour la stabilité des Aux/IAA, même en l’absence d’auxine. / The plant hormone auxin plays a central role in plant growth and development. The specific Aux/IAAs and Auxin Response Factors (ARFs) interactions are involved in auxin signaling pathway to regulate the auxin-responsive gene expression. Studies in Arabidopsis showed that TOPLESS family (TPLs) also was recruited by some Aux/IAAs to repress the function of ARFs. The whole machinery of the auxin signaling pathway is not clear yet, and most of this knowledge comes from the research on Arabidopsis. As a reference for Solanaceae and fleshy fruit plant, tomato (Solanum lycopersicon) is a good alternative model to better understand general traits of the auxin regulation process. In our work, we first established in our labs three experimental protocols – Yeast two-Hybrid, Pull-down and Bifluorescence complementation to unravel protein-protein interactions. These methods were first challenged on specific Aux/IAA and ARF proteins that were already characterized as major actors in fruit tomato development or ripening (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). This also enabled us to build an ARF-Aux/IAA interaction map. In a second part, taking advantage of the tomato genome sequence, we carried a whole-genome study on tomato TOPLESS family. This investigation included gene cloning and characterization, protein sequence analysis, phylogenetic analyses, expression pattern and construction of protein-protein interaction maps. In a last part, we developed tools to start a non-targeted approach aiming at identifying new potential partners or protein complex involved in auxin signaling pathway using BY-2 tobacco cell protoplasts transiently expressing tagged-proteins. Although this study is still preliminary, it demonstrated the importance of nucleus integrity for Aux/IAA stability even in absence of auxin.

Les interactions multivalentes sucre/protéine sont impliquées dans de nombreux processus biologiques tels que l'adhésion hôte-pathogène, la communication cellulaire ou les réponses immunitaires. La conception de glycoconjugués capables de présenter des motifs osidiques en cluster est essentielle, non seulement pour étudier ces phénomènes de reconnaissance complexes mais aussi pour développer des agents biologiquement actifs. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été de synthétiser de nouveaux glycoclusters et d'évaluer leurs propriétés biologiques. Ces glycoclusters ont été obtenus en conjuguant des sucres sur des cyclopeptides par des méthodes chimiosélectives (cycloaddition de Huisgen et ligation oxime). Des composés tetravalents, hexavalents et hexadécavalents d'architectures et de compositions variables ont été synthétisés, entièrement caractérisés puis évalués au laboratoire ou dans le cadre de collaborations avec différentes cibles. Un glycocluster hexadécavalent fucosylé a ainsi pu être identifié comme puissant inhibiteur de l'interaction de la lectine PA-IIL de la bactérie Pseudomonas aeruginosa à une concentration subnanomolaire. Une autre famille de composés associant des sucres et des peptides a montré des propriétés immunologiques uniques, notamment pour activer les cellules NK contre des cellules cancéreuses sans déclencher de phénomène d'autoapoptose. Mots clés : chimie des sucres, chimie des peptides, glycoclusters, ligations chimiosélectives, interactions sucre-protéine, lectine, cellule NK. / Multivalent carbohydrates-protein interactions are involved in a large variety of biological processes such as host-pathogen adhesions, cell communication or immune responses. The design of glycoconjugates displaying multiple copies of sugars as cluster is essential, not only to study these complex recognition processes but also to develop bioactive agents. In this context, the objective of my PhD was to synthesize new glycoclusters and evaluate their biological properties. These glycoclusters were obtained by conjugating carbohydrate moieties and peptides using chemoselective ligations (Huisgen cycloaddition and oxime ligation). Tetravalent, hexavalent and hexadecavalent glycoclusters with variable structures and compositions were synthesized, fully characterized and biologically evaluated with different targets in our laboratory or in collaborations. A hexadecavalent fucosylated glycocluster was thus identified as a strong inhibitor of the lectin PA-IIL from Pseudomonas aeruginosa at subnanomolar concentration. Another type of molecule containing carbohydrate and peptides has showed unique immunological properties, in particular for the activation of NK cells against tumors without inducing apoptotic effect Key words: carbohydrate chemistry, peptide chemistry, chimioselective ligations, glycoclusters, carbohydrate-protein interactions, lectin, NK cell.

Les interactions multivalentes sucre/protéine sont impliquées dans de nombreux processus biologiques tels que l'adhésion hôte-pathogène, la communication cellulaire ou les réponses immunitaires. La conception de glycoconjugués capables de présenter des motifs osidiques en cluster est essentielle, non seulement pour étudier ces phénomènes de reconnaissance complexes mais aussi pour développer des agents biologiquement actifs. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été de synthétiser de nouveaux glycoclusters et d'évaluer leurs propriétés biologiques. Ces glycoclusters ont été obtenus en conjuguant des sucres sur des cyclopeptides par des méthodes chimiosélectives (cycloaddition de Huisgen et ligation oxime). Des composés tetravalents, hexavalents et hexadécavalents d'architectures et de compositions variables ont été synthétisés, entièrement caractérisés puis évalués au laboratoire ou dans le cadre de collaborations avec différentes cibles. Un glycocluster hexadécavalent fucosylé a ainsi pu être identifié comme puissant inhibiteur de l'interaction de la lectine PA-IIL de la bactérie Pseudomonas aeruginosa à une concentration subnanomolaire. Une autre famille de composés associant des sucres et des peptides a montré des propriétés immunologiques uniques, notamment pour activer les cellules NK contre des cellules cancéreuses sans déclencher de phénomène d'autoapoptose. Mots clés : chimie des sucres, chimie des peptides, glycoclusters, ligations chimiosélectives, interactions sucre-protéine, lectine, cellule NK.

Les protéines Argonaute sont associées à de petits ARN et participent à la régulation de l'expression des gènes. Les protéines Piwi, sous-famille des protéines Argonaute, sont principalement exprimées dans les lignées germinales. Elles recrutent les piRNA (Piwi-interacting RNA) et assurent la stabilité du génome en inhibant les transposons. Une caractéristique des piRNA est la présence de groupes 2'-O-methyl à l'extrémité 3'. Les microARN et siRNA (small interfering RNA) de plantes, comme les siRNA de Drosophyle portent aussi cette modification qui est catalysée par l'ARN méthyl-tranférase HEN1. Son homologue murin, mHEN1, méthyle in vitro de petits ARN, mais son rôle dans la voie des piRNA n'avait pas encore été envisagé. Mon objectif était de relier mHEN1 à la voie des piRNA. J'ai démontré que mHEN1 interagit directement avec la partie N-ter de MILI mais pas avec les autres protéines Piwi de souris. La partie N-ter de MILI porte des arginines méthylées. J'ai démontré que l'interaction ne dépendait pas de la présence de cette modification, ce qui suggère que mHEN1 intervient avant la modification de MILI. Par imagerie cellulaire j'ai montré la compartimentation de HEN1 et des protéines Piwi dans des granules cytoplasmiques différents. Parallèlement, afin de caractériser les éléments de la voie piRNA, j'ai développé un nouveau modèle d'étude basé sur des embryons de poisson zèbre (Danio rerio). Ainsi, j'ai évalué le rôle de deux protéines interagissant avec les protéines Piwi, TDRD1 (Tudor-domain containing) et l'hélicase MOV10l décrits chez la souris mais pas chez le poisson zèbre. J'ai montré que l'expression de DrTDRD1, spécifique à la lignée germinale, dépend de sa partie 3'UTR. La réduction de l'expression de DrMOV10l, obtenue grâce à l'utilisation de morpholinos, entraîne la dérépression des éléments rétrotransposables des embryons en développement. Cette technique de Knock Down sera utilisée pour identifier de nouveaux éléments de la biogenèse des piRNA.