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.

Shigella flexneri verursacht im Verlauf der Infektion eine massive Enzündungsreaktion sowie Schädigung des humanen Darmepithels. Neutrophile sind die ersten Zellen des angeborenen Immunsystems, welche den Infektionsherd infiltrieren. Diese Zellen greifen Mikroorganismen mittels Phagozytose, Neutrophiler extrazellulärer Fallen (Neutrophil Extracellular Traps, NETs) oder Degranulierung an. In dieser Arbeit haben wir untersucht, wie die Degranulierung von Neutrophilen die Virulenz von Shigellen beeinflußt und konnten zeigen, dass die Exposition von Shigellen mit Proteinen aus den Granula von Neutrophilen die Invasion in Epithelzellen stark erhöht. Während dieser Exposition binden kationische Proteine der Granula an die Oberfläche von Shigella und bewirken eine verstärkte Adhesion, welche dann schließlich zu “Hyperinvasion” führt. Dieser Effekt wird durch Änderungen der Oberflächenladung bewirkt, da eine Lipopolysaccharid (LPS) Mutante mit negativer Oberflächenladung eine zusätzliche erhöhte Hyperinvasion im Vergleich zu Wildtyp Shigellen zeigt. Zusätzlich zur Hyperinvasion bewirkt die Infektion von Epithelzellen mit Shigellen, die mit Granula Proteinen in Kontakt gekommenen sind, eine Verminderung der IL-8 Sekretion. Dieses Zytokin bewirkt eine starke Rekrutierung von Neutrophilen. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass Shigella in der Lage ist, antimikrobielle Proteine des Wirtes zur Erhöhung seiner Virulenz durch Hyperinvasion zu verwenden sowie eine weitere Rekrutierung von Neutrophilen durch Inhibition der IL-8 Sekretion zu verhindern. Somit unterwandert Shigella das angeborenen Immunsystem und nutzt dessen Angriff zu seinem Vorteil. / Shigella flexneri is an enteric pathogen that causes massive inflammation and destruction of the human intestinal epithelium. Neutrophils are the first cells of the innate immune system recruited to the site of infection. These cells can attack microbes by phagocytosis, Neutrophil Extracellular Trap (NET) formation and degranulation. Here, we investigated how neutrophil degranulation affects virulence and show that exposure of Shigella to granular proteins enhances infection of epithelial cells. During this process, cationic granular proteins bind to the Shigella surface causing increased adhesion which ultimately leads to hyperinvasion. This effect is mediated by changes in the surface charge, since a lipopolysaccharide (LPS) mutant with a negative surface shows enhanced hyperinvasion compared to wild-type Shigella. In addition, infection with Shigella exposed to granular proteins leads to the inhibition of secretion of the neutrophil attracting cytokine IL-8. We propose that Shigella uses host defense molecules to enhance its virulence by increased infection of its host cells and reduced recruitment of neutrophils after hyperinvasion through inhibition of IL-8 secretion. With this Shigella subverts the innate immune system and uses its attack for its own benefit.

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.

ZNF217, un nouveau membre de la famille krüppel-like, est un facteur de transcription qui interagit avec des co-répresseurs et des protéines modifiant les histones suggérant que ZNF217 ferait partie d’un complexe répresseur de la transcription. ZNF217 serait un oncogène mais ses fonctions sont encore mal connues à l’heure actuelle. Les objectifs de ce travail ont été d’étudier le rôle de ZNF217 dans l’échappement tumoral et sa valeur pronostique dans le cancer du sein. Ainsi, nous avons montré que de forts niveaux d’expression de ZNF217 sont associés à : (i) une augmentation de la prolifération cellulaire in vitro et de la croissance tumorale in vivo, (ii) la stimulation de l’invasion et de la migration cellulaire, (iii) l’induction de l’EMT via la voie du TGF-β. De plus, les cellules surexprimant ZNF217 sont résistantes au paclitaxel et cette résistance est associée à la dérégulation de l’expression des membres de la famille Bcl-2 et d’Aurora-A. Enfin, nous avons montré pour la première fois que des forts niveaux d’expression d’ARNm de ZNF217 représentent un nouveau marqueur de mauvais pronostic dans le cancer du sein et sont associés au développement de métastases. ZNF217 semble donc jouer un rôle important dans la cancérogénèse mammaire et des stratégies thérapeutiques ciblant directement ZNF217 ou ciblant ses médiateurs (Aurora-A ou TGF-β) pourraient être utilisées en clinique dans le traitement des tumeurs mammaires surexprimant ZNF217 / ZNF217, a new member of the Krüppel-like family, is a transcription factor which interacts with co-repressors and histone-modifying proteins suggesting that ZNF217 may be part of a transcriptional repressor complex. ZNF217 may be an oncogene but little is known about the functions that ZNF217 could play. The aim of this work is to study the role of ZNF217 in tumor escape and its prognostic value in breast cancer. We showed that ZNF217 is associated with (i) increased proliferation in vitro and tumoral growth in vivo, (ii) stimulation of cell invasion and migration (iii) induction of EMT via the TGF-β pathway. Moreover, ZNF217-overexpressed cells are resistant to paclitaxel and ZNF217-induced resistance is associated with deregulated expression of the Bcl-2 family members and Aurora-A. Finally, we showed for the first time that high ZNF217 mRNA level is a novel marker of poor prognosis in breast cancer and is associated with the developpement of metastasis. Thus, ZNF217 seems to be important in mammary cancerogenesis. Clinical strategies targeting either ZNF217 directly or targeting ZNF217 mediators (eg Aurora-A or TGF-β) could be used for the treatment of breast cancer with ZNF217 overexpression

Le sarcome d’Ewing est une tumeur pédiatrique de l’os très agressive, généralement causée par une translocation chromosomique aboutissant à la protéine de fusion EWSR1-FLI1 qui dérégule l’expression d’un grand nombre de gènes participant à l’oncogenèse du sarcome d’Ewing. Au laboratoire, nous avons pu mettre en évidence une hétérogénéité intra-tumorale de l’expression d’EWSR1-FLI1 aboutissant à un nouveau modèle de la biologie du sarcome d’Ewing basé sur la coexistence de cellules EWSR1-FLI1high, participant à la prolifération de la tumeur primaire, et de cellules EWSR1-FLI1low, capables de dissémination métastatique. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée en particulier aux mécanismes moléculaires sous-jacents aux capacités migratoires et invasives des cellules EWSR1-FLI1low. Nous avons ainsi pu mettre en évidence une diminution des jonctions serrées intercellulaires associée à une augmentation des interactions cellule-matrice chez les cellules EWSR1 FLI1low. Nous avons ensuite révélé le rôle clé des MMP dans l’invasion du sarcome d’Ewing, plus spécifiquement de la MMP2 et de la MT1-MMP qui sont toutes deux réprimées par EWSR1-FLI1 et sont apparues nécessaires à l’invasion des cellules EWSR1-FLI1low. L’un des défis majeurs actuels est de parvenir à visualiser cette sous-population très minoritaire et à suivre la plasticité de l’expression d’EWSR1-FLI1. Pour cela, l’identification de marqueurs des cellules EWSR1-FLI1low est cruciale. Ceci est également important pour déterminer si les chimiothérapies actuelles, qui ciblent plutôt les cellules prolifératives, n’entraînent pas une augmentation de la proportion de ces cellules au sein de la tumeur primaire. Enfin, nos essais infructueux d’utilisation de l’embryon de poulet comme nouveau modèle de la métastase du sarcome d’Ewing in vivo ont souligné la fragilité globale et les limitations de ce type de modèle, indiquant plutôt la nécessité d’améliorer les modèles murins existants. La mise au point de modèles in vivo apparaît en effet primordiale pour mieux disséquer les mécanismes moléculaires de la métastase et permettre le test de drogues susceptibles d’inhiber ce processus. / Ewing sarcoma is a very aggressive pediatric bone tumor generally caused by a chromosomal translocation that leads to the expression of the EWSR1-FLI1 fusion protein. This protein deregulates the expression of a number of genes involved in Ewing sarcoma oncogenesis. In the laboratory, we discovered an intra-tumor heterogeneity of EWSR1-FLI1 expression which lead us to propose a new model for Ewing sarcoma biology based on the coexistence of EWSR1-FLI1high cells, responsible for primary tumor growth, and EWSR1-FLI1low cells, with metastatic dissemination capacities. During my phD, I was especially interested in the molecular mechanisms underlying the migration and invasion capacities of EWSR1-FLI1low cells. We showed a decreased expression of intercellular junctions proteins associated with an increased expression of cell-matrix interaction proteins in EWSR1-FLI1low cells. We then revealed the key role of MMPs in Ewing sarcoma invasion, in particular of MMP2 and MT1-MMP, which are both repressed by EWSR1-FLI1 and were found necessary for invasion of EWSR1-FLI1low cells. One of the current major challenges is to visualize this very small sub-population and to track the plasticity of expression of EWSR1-FLI1. To this end, the identification of markers of EWSR1-FLI1low cell is crucial. This is also important in order to determine if current chemotherapies that primarily target highly proliferative cells do not increase the proportion of these EWSR1-FLI1low cells. Finally, our unsuccessful attempts to use the chick embryo as a new in vivo model of Ewing sarcoma metastasis indicate the need to improve the existing murine models. Indeed, the development of in vivo models appears essential for the dissection of the molecular mechanisms of Ewing sarcoma metastasis and the test of drugs susceptible to inhibit this process.