Le nématode Caenorhabditis elegans est un organisme polyvalent et unique pour l'étude de la biologie du développement, de la neurologie et des mécanismes complexes de signalisation des GTPases. Ce modèle animal offre une opportunité unique pour l'étude du rôle des protéines dans le développement neurologique et les maladies. Les recherches portaient sur trois gènes : pix-1, git-1 et pak-1. Chez les mammifères, GIT / PIX / PAK agissent comme une plateforme d'intégration de la signalisation des GTPases Rho et Arf dans les processus biologiques tels que : la polarité cellulaire, la migration, le trafic vésiculaire, la formation des synapses et la morphologie des épines dendritiques. Ces recherches ont amené l'utilisation des approches génétiques et microscopiques pour établir que pix-1, git-1 et pak-1 contrôlent les phases précoces et tardives de l'élongation de l'embryon par la régulation de l'activité des chaînes légères de myosine (CLM). Les résultats de recherche suggèrent un positionnement de pix-1 et pak-1 dans l'une des voies de signalisation contrôlant la phosphorylation de ces CLMs en parallèle de la voie mel-11 / let-502. MEL-11 est une phosphatase des CLMs agissant de façon antagoniste à LET-502 (une kinase effectrice des Rhos) dans l'une des deux voies de signalisation redondantes qui assurent l'étape précoce d'élongation embryonnaire. Les résultats suggèrent, de plus, l'implication de mel-11 et let-502 au cours de la phase tardive de l'allongement. Un certain nombre de résultats suggèrent aussi une implication des intégrines ina-1 dans ces processus. La caractérisation fonctionnelle de pix-1, git-1 et pak-1 chez les nématodes adultes démontre leur implication dans le contrôle du comportement de recherche de nourriture (comportement de forage). Ce comportement dépend de la neutotransmission glutamatergique et dopaminergique et implique des mécanismes cellulaires similaires à la plasticité synaptique chez les mammifères. Un lien a été établi entre l'expression des récepteurs au glutamate AMPA homologue de GLR-l et PIX-l en utilisant la microscopie quantitative, la cytométrie de flux et des tests de comportement dans des labyrinthes micro-fluidiques secs. Les résultats suggèrent que les animaux mutants pour pix-1 contrôleraient la neurotransmission glutamatergique de façon indirecte. La conservation fonctionnelle du complexe GIT / PIX / PAK chez les invertébrés permettrait d'utiliser notre modèle dans l'identification de cibles thérapeutiques et de composés actifs contre les pathologies associées à des mutations dans aPIX et PAK3. Il aidera en outre à fournir des éclaircissements sur la fonction et les mécanismes de régulation des GTPases. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : GTPases monomériques, GIT/PIX/PAK., C. elegans, signalisation cellulaire, développement embryonnaire, neuro-transmission glutamatergique.

La P-glycoprotéine est une protéine transmembranaire qui agit comme une pompe à efflux et expulse activement hors de la cellule une grande variété de molécules hydrophobes, c'est à dire la majorité des médicaments. De par sa fonction de transport des médicaments et de ses localisations anatomiques stratégiques, la P-glycoprotéine est en partie responsable des échecs aux traitements chimiothérapeutiques, limite la biodisponibilité des médicaments tout en favorisant une résistance multiple à différents types de médicaments. Le premier volet de cette étude fût d'évaluer les capacités inhibitrices des activités de la P-glycoprotéine par six composés végétaux de la famille des coumarins. Seul le cnidiadin inhibe l'activité de transport de la P-glycoprotéine en augmentant l'accumulation intracellulaire des substrats de la P-glycoprotéine et en diminuant synergiquement la survie cellulaire en présence de vinblastine. De plus, le cnidiadin, semble pouvoir modifier la biodisponibilité des substrats de la P-glycoprotéine en inhibant compétitivement la liaison du substrat diazirine-cyclosporine A. Ces résultats suggèrent qu'une diète contenant du cnidiadin pourrait soit renverser le phénotype de résistance multiple aux médicaments, soit moduler la biodisponibilité des substrats de la P-glycoprotéine, en tant qu'agent chimiosensibilisant. Autres que les agents chimiosensibilisants, nous avons aussi exploré l'impact du niveau d'interaction entre la P-glycoprotéine et la protéine structurale des cavéoles, la cavéoline-l, sur les activités associées à la P-glycoprotéine. Pour ce faire, des mutants de la P-glycoprotéine humaine à son motif de liaison à la cavéoline-l furent utilisés. Nous avons montré antérieurement que l'interaction entre la cavéoline-l et les P-glycoprotéines mutantes à leur motif de liaison à la cavéoline-l est réduite d'environ 40%. Nous avons donc approfondi l'étude et lors d'essais d'activités de liaison et de transport de substrat des P-glycoprotéines mutantes, nous avons mesuré une augmentation de ces activités ainsi qu'une résistance cellulaire significativement supérieure. En conséquence, la cavéoline-l semble contrôler négativement les activités de liaison et de transport de la P-glycoprotéine. Une variation de l'interaction entre la P-glycoprotéine et la cavéoline-l pourrait être un mécanisme utilisé par la cellule pour contrôler ce transporteur cellulaire et lors d'exposition à différents agents cytotoxiques, ce même mécanisme pourrait être impliqué dans le développement de la résistance multiple aux médicaments. En résumé, les principales contributions de cette étude sur la P-glycoprotéine sont 1) inhibition des activités de la P-glycoprotéine par le cnidiadin, particulièrement son activité de liaison au substrat 2) régulation négative des activités de liaison et de transport de la P-glycoprotéine par la cavéoline-l et 3) augmentation de la résistance cellulaire suite à une diminution du niveau d'interaction entre la P-glycoprotéine et la cavéoline-l. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : P-glycoprotéine, Résistance multiple aux médicaments, Agents réversants naturels, Interaction P-glycoprotéine/cavéoline-1, Liaison et transport des substrats.

Le développement dentaire est orchestré par une série de signalisations inductives réciproques entre l'épithélium dentaire et le mésenchyme, qui conduit à la formation de la dentine et de l'émail. EMMPRIN/CD147 est un INducteur des MetalloPRoteinases de la Matrice Extracellulaire (MMPs) qui régule les interactions épithélio-mésenchymateuses dans le cancer et d'autres processus pathologiques et est exprimé lors du développement dentaire. Ainsi, nous avons utilisé des souris KO pour EMMPRIN pour déterminer le rôle d'EMMPRIN dans la formation des tissus dentaires. Nous avons démontré que l’absence d’EMMPRIN conduisait dans le germe dentaire à une diminution de l’expression de MMP-3 et de MMP-20, à un retard de la dégradation de la membrane basale, à un retard de la formation de l’émail bien visible dans l'incisive à croissance continue, à une diminution du volume et de l'épaisseur d'émail, mais à une maturation amélaire normale. Ces résultats indiquent qu'EMMPRIN est impliqué dans le dialogue épithélio-mésenchymateuse pendant le développement dentaire, principalement par la régulation de l'expression de certaines MMPS. Nous avons ensuite essayé d'évaluer le rôle potentiel d'EMMPRIN dans le processus de réparation dentaire en comparant la cicatrisation de blessures pulpaires des souris KO pour EMMPRIN à des souris WT. Enfin, dans un souci de transfert vers la clinique, nous avons évalué la capacité d’extraits de pépin de raisin (connu pour être des inhibiteurs naturels de MMPs) à empêcher la dégradation de la matrice dentinaire humaine déminéralisée et traitée par MMP-3. / Tooth development is regulated by a series of reciprocal inductive signalings between the dental epithelium and mesenchyme, which culminates with the formation of dentin and enamel. EMMPRIN/CD147 is an Extracellular Matrix MetalloPRoteinase (MMP) INducer that mediates epithelial-mesenchymal interactions in cancer and other pathological processes and is expressed in developing teeth. Here we used EMMPRIN knockout (KO) mice to determine the functional role of EMMPRIN on dental tissues formation. We demonstrated that EMMPRIN deficiency results in decreased in MMP-3 and MMP-20 expressions, delayed in basement membrane degradation in tooth germ, delayed in enamel formation well distinguishable in incisor, and in decreased enamel volume and thickness but normal maturation. These results indicate that EMMPRIN is involved in the epithelial-mesenchymal cross-talk during tooth development by regulating the expression of MMPs. Then we tried to investigate the potential role of EMMPRIN in the pulp dentin repair process by comparing the healing of injured pulps of EMMPRIN KO and WT mice. Finally, we evaluated the capacity of grape-seed extracts (known to be natural inhibitors of MMPs and used in new daily mouthrinse) to prevent the degradation of human demineralized dentin matrix by MMP-3.

Les polynucléaires neutrophiles (PN) sont des cellules essentielles au cours de la réponse immunitaire innée ; recrutés rapidement au site inflammatoire où ils participent à la phase aigüe, ils vont aussi contribuer à la résolution de l’inflammation. Ils peuvent en effet moduler la réponse adaptative par interaction avec les lymphocytes (Ly) ou les cellules dendritiques (DC) via des médiateurs solubles ou des interactions cellulaires directes. Les Neutrophil Extracellular Traps (NETs) libérés par les PN activés pourraient jouer un rôle important dans ce contexte. Les NETs sont des filaments de chromatine décondensée associés à des protéines issues principalement des granulations et du cytoplasme. Ils sont essentiels dans la réponse anti-infectieuse mais semblent également impliqués dans la physiopathologie de certaines maladies auto-immunes et inflammatoires. L’objectif de ce travail a été d’évaluer les effets des NETs sur la maturation des DC dans un contexte inflammatoire au cours duquel les PN et les DC peuvent co-exister, assurant ainsi un pont entre immunité innée et immunité adaptative. La première partie de ce travail a consisté à développer un modèle de production, isolement et caractérisation des NETs issus de PN sanguins humains. L’ionophore de calcium A23187 a été choisi pour induire les NETs et l'enzyme de restriction AluI a permis la récupération de fragments de NETs de taille hétérogène. Certains des composants de ces NETs sont quantifiables (ADN, élastase, histone 3 en particulier), et nous avons montré qu’ils conservaient leurs capacités bactéricides in vitro. Ces échantillons de NETs constituent donc un outil biologique standardisé, permettant d’évaluer leurs effets sur des cellules ou des tissus. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons mis en évidence que ces NETs purifiés régulaient négativement la maturation de moDC induites par le LPS (expression de HLA-DR, CD80, CD83, CD86 et production de TNFα, IL-12, IL-6, IL-23). De plus, les NETs diminuent la capacité de ces moDC à induire la prolifération des LyT, et leur polarisation est modulée en favorisant la production de cytokines de type Th2 (IL-5 et IL-13) aux dépens de cytokines de types Th1 (INFγ) et Th17 (IL-17). De manière intéressante, la capacité de migration des moDC activées par le LPS n’est pas modifiée en présence de NETs. En résumé, ces résultats suggèrent que les NETs pourraient jouer un rôle immunorégulateur sur la maturation des moDC dans des conditions inflammatoires. Les NETs produits par les PN activés pourraient ainsi participer à la régulation indispensable de la réponse inflammatoire. / Polymorphonuclear neutrophils (PMN) are innate immune cells rapidly recruited to the inflammatory sites where they play a major role during the acute phase response but also contribute to resolution and repair. They can also modulate the adaptive response by interacting with lymphocytes (Ly) or dendritic cells (DC) via soluble mediators or cell-cell contacts. Activated PMN release Neutrophil Extracellular Traps (NETs) that could play a role in this context. NETs are decondensed chromatin fibers associated with granule and cytoplasmic proteins. As they are mainly involved in host defense against infection, they contribute to some autoimmune and inflammatory diseases. The aim of this work was to evaluate NET effects on DC maturation in an inflammatory context where PMN and DC co-exist, thus bridging innate and adaptive immunity. We first developed a model to induce, isolate and characterize NETs from human PMN. Calcium ionophore A23187 was chosen to induce NETs and the restriction enzyme AluI allowed the recovery of heterogeneous-sized fragments of NETs. Some of their components were quantified (DNA, elastase, histone 3, in particular) and we found that they retained their bactericidal activity. These NETs samples thus constitute a new and important biological tool to study their effects on immune cells or tissues. In the second part of this work, we found that isolated NETs were able to down-regulate LPS-induced moDC maturation as evidenced by the expressions of HLA-DR, CD80, CD83, CD86 and cytokine release (TNFα, Il-6, IL-12, Il-23). Moreover, the presence of NETs during moDC maturation lead to a decrease capacity of these moDC to induce T lymphocyte proliferation and modulated polarization by promoting the production of Th2 cytokines (IL-5 and IL-13) and decreasing Th1 cytokines (INFγ) and Th17 (IL- 17). Interestingly, moDC migration capacity was not modified when moDC maturation was done in the presence of NETs. In summary, these data suggest that NETs could downregulate DC activation. NETs produced by activated PMN could thus participate to the regulation of inflammation.

Les polynucléaires neutrophiles (PN) sont des cellules essentielles au cours de la réponse immunitaire innée ; recrutés rapidement au site inflammatoire où ils participent à la phase aigüe, ils vont aussi contribuer à la résolution de l'inflammation. Ils peuvent en effet moduler la réponse adaptative par interaction avec les lymphocytes (Ly) ou les cellules dendritiques (DC) via des médiateurs solubles ou des interactions cellulaires directes. Les Neutrophil Extracellular Traps (NETs) libérés par les PN activés pourraient jouer un rôle important dans ce contexte. Les NETs sont des filaments de chromatine décondensée associés à des protéines issues principalement des granulations et du cytoplasme. Ils sont essentiels dans la réponse anti-infectieuse mais semblent également impliqués dans la physiopathologie de certaines maladies auto-immunes et inflammatoires. L'objectif de ce travail a été d'évaluer les effets des NETs sur la maturation des DC dans un contexte inflammatoire au cours duquel les PN et les DC peuvent co-exister, assurant ainsi un pont entre immunité innée et immunité adaptative. La première partie de ce travail a consisté à développer un modèle de production, isolement et caractérisation des NETs issus de PN sanguins humains. L'ionophore de calcium A23187 a été choisi pour induire les NETs et l'enzyme de restriction AluI a permis la récupération de fragments de NETs de taille hétérogène. Certains des composants de ces NETs sont quantifiables (ADN, élastase, histone 3 en particulier), et nous avons montré qu'ils conservaient leurs capacités bactéricides in vitro. Ces échantillons de NETs constituent donc un outil biologique standardisé, permettant d'évaluer leurs effets sur des cellules ou des tissus. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons mis en évidence que ces NETs purifiés régulaient négativement la maturation de moDC induites par le LPS (expression de HLA-DR, CD80, CD83, CD86 et production de TNFα, IL-12, IL-6, IL-23). De plus, les NETs diminuent la capacité de ces moDC à induire la prolifération des LyT, et leur polarisation est modulée en favorisant la production de cytokines de type Th2 (IL-5 et IL-13) aux dépens de cytokines de types Th1 (INFγ) et Th17 (IL-17). De manière intéressante, la capacité de migration des moDC activées par le LPS n'est pas modifiée en présence de NETs. En résumé, ces résultats suggèrent que les NETs pourraient jouer un rôle immunorégulateur sur la maturation des moDC dans des conditions inflammatoires. Les NETs produits par les PN activés pourraient ainsi participer à la régulation indispensable de la réponse inflammatoire.

Depuis maintenant plusieurs années, il a été démontré que le silicium (Si) protège les plantes dans moult interactions hôte-agent pathogène. Cependant, les mécanismes par lesquels le Siexerce son rôle prophylactique restent flous. Dans les interactions plante-agent pathogène, en particulier dans le cas des agents biotrophes qui reposent fortement sur la formation d’haustoria et la libération d’effecteurs pour leur virulence, l’expression et la localisation des effecteurs dictent souvent le résultat de cette interaction. Il est maintenant connu que le Si s’accumule dans l’apoplaste des tissus végétaux. Étant donné que l'apoplaste est un site clé pour l’interaction entre les effecteurs des agents pathogènes biotrophes et les récepteurs membranaires des cellules végétales, nous avons émis l’hypothèse que le Si interfèrerait avec la reconnaissance effecteur / récepteur, ce qui conduirait à une résistance accrue des végétaux. Lors de mes travaux de doctorat, nous avons préconisé une approche holistique pour l’étude de l’impact du Si dans l’interaction soya-Phytophthora sojae. Brièvement, nous avons analysé les réponses phénotypiques de l’interaction en présence de Si, nous avons effectué une étude histologique poussée sur les racines de soya infecté par P. sojae, nous avons effectué une analyse transcriptomique complète de la plante et de l’agent pathogène au fil du temps, et nous avons tenté de localiser la présence d’effecteurs au niveau subcellulaire grâce à l’immunocytochimie et le marquage à fluorescence. Lors de ces travaux, nous avons pu observer une reconnaissance rapide de l'hôte par P. sojae grâce au développement de corps ressemblant à des haustoria, suivie de l'expression et de la libération d'effecteurs dans la région apoplastique et d'une expression élevée des gènes liés àla défense et ce, à un stade précoce. Chez les plantes préalablement traitées au Si, une pathogenèse limitée a été observée, tandis que l’expression des gènes de défense de la plante était limitée et que la présence d’effecteurs tels le Avr6 était à la baisse dans la région apoplastique. Ces résultats indiquent que le Si interfère avec la reconnaissance de l'hôte par l'agent pathogène, ce qui entraîne une interaction incompatible. / Silicon (Si) has been shown to protect plants in a number of host-pathogen interactions, however, the mechanisms by which it exerts its prophylactic role remain elusive. In plantpathogen interactions, especially a biotroph that relies heavily on the formation of haustorium and release of effectors for its virulence, the expression, and localization of effectors will often dictate the outcome of that interaction. Given that the apoplast is a key site of interaction between effectors and plant defenses receptors, as well as the site of amorphous-Si accumulation, it is not unlikely that Si interferes with effector/receptor recognition, which would lead to an incompatible interaction. We have conducted a holistic approach by studying the impact of Si in the interaction soybean-Phytophthora sojae through analysis of the phenotypic responses, the histology of P.sojae-infected soybean roots, gene expression analyses for the plant and the pathogen over time, and sub-cellular localization of target effectors through immunolocalization and fluorescence-labeling. In control plants, we observed a rapid host recognition by P. sojae through the development of the haustorium-like bodies, followed by expression and release of effectors into the apoplastic region and high expression of defense-related genes at early-stage (2-4 dpi). A Si treatment resulted in limited pathogen development, and significantly lower expression and presence of Avr6 in the apoplastic region, as well as a significant reduction in expression of plant defense genes. These results indicate that the Si interferes with host recognition by the pathogen which translated into an incompatible interaction.