3-bromophenyl 6-acetoxymethyl-2-oxo-2H-1-benzopyran-3-carboxylate (IK9) was recently reported to be a potent inhibitor of cancer cell invasion and angiogenesis. It markedly reduced in vitro invasion of human HT1080 fibrosarcoma cells through collagen-coated porous membranes (Boyden chamber assay) and in vivo tumour growth in athymic nude mice. It was furthermore able to decrease angiogenesis ex vivo in a rat aortic ring assay and in vivo in a choroidal neovascularisation mice model. It nevertheless presents some water solubility and stability problems, which should be taken into account for further investigations. In the first part of the project, we synthesized original IK9 derivatives, modulated at the 3- and 6-positions, by introducing functional groups able to improve water solubility and metabolic stability. Their anti-invasive potency was screened in the Boyden chamber assay and the generated results highlighted some structure-activity relationships. A second part of the project was devoted to the elucidation of the actually unknown mechanism of action of IK9. Anti-invasive or anti-proliferative effects against endothelial cells, main actors of the angiogenic process, were not emphasised. We showed that IK9 acts likely not as an inhibitor of receptor tyrosine kinases (EGFR, PDGFR and VEGFR). The compound generates a weak decrease of mRNA coding for metalloproteinases (MMPs) 2 and 9, and on the other hand a substantial diminution of MMP 2 and 9 secretions by HT1080 fibrosarcoma cells. In conclusion, the consideration of anti-invasive properties together with the worked out solubility and stability profiles highlights several series, notably 6-hydroxycoumarins, 6-hydroxymethylcoumarins and coumarin-3-sulfonamides, whose interest as potential successors to IK9 is undeniable. Le 6-acétoxyméthyl-2-oxo-2H-1-benzopyrane-3-carboxylate de 3-bromophényle (IK9) est un dérivé coumarinique décrit comme inhibiteur puissant de linvasion tumorale et de langiogenèse. Il inhibe linvasion des cellules HT1080 de fibrosarcome humain in vitro à travers une membrane poreuse recouverte dune couche de collagène (test en « chambres de Boyden ») et la croissance tumorale in vivo chez des souris athymiques nues. Il est par ailleurs capable de bloquer langiogenèse, à la fois dans un modèle ex vivo danneaux daorte de rats et dans un modèle in vivo de néovascularisation choroïdale chez la souris. Il présente pour autant une problématique dhydrosolubilité et de stabilité, dont il faudra tenir compte lors dinvestigations futures. Dans une première partie du projet, nous avons synthétisé des dérivés originaux de lIK9, modulés en position 3 et 6 du noyau coumarinique, en introduisant des fonctions susceptibles daugmenter lhydrosolubilité et la stabilité métabolique des molécules obtenues. Leur pouvoir anti-invasif a été évalué dans le test en « chambres de Boyden », ce qui nous a permis de mettre en évidence différentes relations structure-activité. Une deuxième partie du projet fut consacrée à létude du mécanisme daction de lIK9, qui est non identifié jusquà présent. Un effet anti-invasif ou anti-prolifératif envers les cellules endothéliales, actrices principales du processus dangiogenèse, na pu être observé. LIK9 nagit vraisemblablement pas en tant quinhibiteur de plusieurs récepteurs de type tyrosine kinase (EGFR, PDGFR et VEGFR). Le composé engendre une légère baisse de lexpression de lARNm codant pour les métalloprotéases matricielles (MMPs) 2 et 9 mais par contre entraîne une diminution substantielle de la sécrétion des MMPs 2 et 9 par les cellules HT1080 de fibrosarcome humain. En conclusion, la prise en compte simultanée de lactivité anti-invasive, de lhydrosolubilité et de la stabilité met en avant plusieurs séries de dérivés, notamment des 6-hydroxycoumarines, des 6-hydroxyméthylcoumarines et des coumarine-3-sulfonamides, dont lintérêt en tant que successeurs potentiels de lIK9 est indéniable.

Polysialic acid is a unique carbohydrate that decorates the surface of the neural cell adhesion molecule. Polysialic acid is an onco-developmental antigen, expressed in tumours principally of neuroendocrine origin, notably neuroblastoma, strongly correlating with invasion and metastasis. Polysialylation is regulated by two polysialyltransferase enzymes, PST (ST8SiaIV) and STX (ST8SiaII), with STX dominant in cancer. Post-development polysialic acid expression is only found at low levels in the brain, thus this could be a novel target for cancer therapy. It is hypothesized that inhibition of polysialyltransferase could lead to control of tumour dissemination and metastasis. The aims of this thesis were to develop tools and in vitro assays to screen novel polysialyltransferase inhibitors. A panel of tumour cell lines were characterised in terms of growth parameters (using the MTT assay) and polysialic acid expression. This includes a pair of isogenic C6 rat glioma cells (C6-STX and C6-WT) and naturally polysialic acid expressing neuroblastoma cells (SH-SY5Y). Following this, an in vitro assay was validated to screen modulation of polysialic acid expression by removing pre-existing polysialic acid expression using endoneuraminidase N and evaluated the amount of re-expression of polysialic acid using immunocytochemistry. Then, a functional assay was developed and validated for invasion, the matrigel invasion assay. Cytidine monophosphate (tool compound) significantly reduced polysialic acid surface expression and invasion. A panel of six novel polysialyltransferase inhibitors was screened for cytotoxicity, polysialic acid surface expression and invasion. Of the potential polysialyltransferase inhibitors evaluated, ICT3176 and ICT3172 were identified from virtual screening of Maybridge library and were emerged as the most promising inhibitors, demonstrating significant (p < 0.05) reduction in cell-surface polysialic acid re-expression and invasion in polysialic acid expressing cells. Furthermore, the specificity of compounds for polysialyltransferase (α-2,8-sialyltransferase) over other members of the wider sialyltransferase family (α-2,3- and α-2,6-sialyltransferases) was confirmed using differential lectin staining. These results demonstrated that small molecule inhibitors as STX is possible and provides suitable in vitro cell based assays to discovery more potent derivatives.

Cette thèse traite du rôle de la protéine FAK (Focal Adhésion Kinase) dans les mécanismes d'invasion cellulaire. / This thesis is about the role of the protein FAK (Focal Adhesion Kinase) in the cellular mechanisms of invasion.

Le développement placentaire est un processus finement contrôlé dans le temps et dans l'espace. Il est caractérisé par une invasion précoce et profonde, de l'endomètre et du premier tiers du myomètre, par les cytotrophoblastes extravilleux, cellules responsables du remodelage des artères spiralées utérines et de l'établissement de la circulation fœto-maternelle. Tout déficit dans ces processus physiologiques conduit à des complications de la grossesse, telles que la Pré-Eclampsie (PE), ou le Retard de Croissance Intra-Utérin (RCIU). Les travaux récents de l'équipe suggèrent l'implication d'un nouveau facteur angiogène, nommé EG-VEGF (Endocrine Gland Derived Vascular Endothelial Growth Factor), dans le développement de la PE. L'objectif de ma thèse fut de mieux caractériser le rôle de l'EG-VEGF dans le développement placentaire normal au cours du premier trimestre de la grossesse. Pour cela trois axes ont été explorés : i) l'étude de la régulation de l'EG-VEGF par le récepteur nucléaire PPARγ (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma), ii) la détermination de son rôle dans les différenciations hématopoïétique et angiogénique placentaires et iii) la contribution au développement d'un modèle murin de la PE. A l'issue de cette thèse, mes travaux ont montré que non seulement l'expression de l'EG-VEGF et de son récepteur PROKR2 étaient régulées positivement par PPARγ, mais aussi, que ce récepteur nucléaire est directement impliqué dans la mise en place de la vascularisation intra-placentaire, avec la participation des deux récepteurs PROKR1 et PROKR2, et que l'inhibition de l'invasion trophoblastique par PPARγ, seraient en partie contrôlée par l'EG-VEGF, via PROKR2. Mon travail a également mis en évidence que l'EG-VEGF serait impliqué dans le contrôle de la différenciation hématopoïétique et endothéliale placentaire. Il aurait un effet inhibiteur sur la différenciation des cellules hématopoïétiques et endothéliales, mais plus particulièrement sur les cellules endothéliales hémogéniques. Enfin, ma contribution au développement d'un modèle in vivo de la PE a permis de montrer qu'un maintien de la libération de l'EG-VEGF, au-delà de sa période normale de production, serait responsable du développement de la PE, suite à un défaut de l'invasion trophoblastique, entraînant la libération par le placenta, de sFlt-1 et de sEndogline. Ces derniers vont induire un dysfonctionnement rénal et une hypertension artérielle. L'ensemble de ces trois projets a contribué à l'avancée de nos connaissances actuelles sur les mécanismes physiologiques du développement placentaire, ainsi que sur un facteur clé de la placentation, l'EG-VEGF, et a également permis de mieux appréhender les causes de l'établissement des pathologies de la grossesse, comme la PE et le RCIU. / Placental development is a process that is finely controlled. It is characterized by early and deep invasion of the endometrium and the first third of the myometrium by extravillous cytotrophoblasts that participate to the remodeling of the spiral arteries and to the establishment of the feto-maternal circulation. Poor remodeling of spiral arteries by trophoblastic cells, leads to the development pregnancy pathologies such as, Preeclampsia (PE) and Intra-Uterine Growth Restriction (IUGR). During the last decade, our team has gathered interesting data that propose the new factor, EG-VEGF (Endocrine Gland Derived Vascular Endothelial Growth Factor) as a potential marker for PE. My thesis project aimed at further characterizing the role of EG-VEGF during pregnancy. Three main axis were addressed, i) The study of the regulation of EG-VEGF by PPARγ (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma), ii) The study of the role in hematopoietic and angiogenic placental cells differentiations and iii) The development of an in vivo model of PE. My thesis showed that 1) EG-VEGF and PROKR2 expression are upregulated by PPARγ, 2) that the regulation of intra-placental vascularization and trophoblastic invasion by PPARγ is mediated by EG-VEGF through PROKR1 and PROKR2 and through PROKR2 receptors, respectively, 3) that EG-VEGF controls hematopoietic and endothelial cell differentiation and 4) that maintenance of EG-VEGF production beyond its normal period of secretion during pregnancy leads to the development of PE in a gravid mouse model. Altogether, these projects contributed to have a better knowledge about physiological mechanisms of placental development and about a key factor of placentation EG-VEGF. Moreover they improved our understanding of the origins of pregnancy diseases establishment such as PE and RCIU.

L'invasion cellulaire est un processus basé sur la dynamique des invadosomes, qui sont desstructures acto-adhesives capables de dégrader localement la matrice extracellulaire. Lesinvadosomes sont composés d'un coeur riche en actine-F entouré par un assemblage desprotéines d'adhésion conduisant à la dégradation de la matrice extracellulaire par lerecrutement et la sécrétion des protéases. Les cellules MEF exprimantes la formeconstitutivement active de la kinase Src (SrcY527F) forment des invadosomes quis'organisent sous forme d'anneaux ou rosettes. Paxilline et hic-5 (une protéine homologue àla paxilline) ont des rôles spécifiques dans la morphologie cellulaire et la plasticité pendantl'invasion cellulaire. La structure de ces deux protéines se caractérise par la présence dedomaines LIM dans la partie C-terminale et de motifs LD dans la partie N-terminale. Cettesimilarité suggère que ces protéines peuvent avoir des fonctions redondantes. L'importance dela famille des protéines paxillines dans la formation des invadosomes a été examiné en tentantd'induire des invadosomes via l'expression de la forme constitutivement active de la kinaseSrc (SrcY527F) dans des cellules déplétées en paxilline et hic-5 (cellules pax-/- et déplétées enhic-5 par shRNA). La formation des invadosomes a été totalement bloquéequand l'expression de ces deux protéines a été diminuée de manière significativesimultanément indiquant leur redondance fonctionnelle. La ré-expression de nombreuxmutants de la paxilline dans ce contexte cellulaire a permis de montrer que les domaines LIMde paxilline n'étaient pas nécessaires pour la formation de l'anneau des invadosomes. Aucontraire, ces études de structure-fonctions ont permis de mettre en évidence le rôle essentieldes motifs LD3 et LD5 considérablement dans l'assemblage des rosettes. En outre, l'ordreprécis de chaque LD dans la molécule de paxilline est essentiel pour leur travail coopératifdans la régulation des invadosomes. Après avoir montré la redondance fonctionnelle entrepaxillin et hic-5, nous avons voulu déterminer leurs fonctions spécifiques. Pour cela,différents traitements siRNAs nous ont permis de diminuer spécifiquement l'expression depaxillin et/ou hic-5 dans des cellules formant des invadosomes. La déplétion rapide de lapaxilline a réduit la formation des rosettes alors que celle de hic-5 a affecté de manièreimportante la dégradation de la matrice extracellulaire. En effet, l'identification despartenaires spécifiques de paxilline et hic-5 à révélé que cette dernière interagissaitspécifiquement avec IQGAP1. Cette protéine est un facteur essentiel pour le recrutement del'exocyst, un complexe régulant la sécrétion locale de métalloprotéases dans lesinvadosomes. En conclusion, il apparaît que l'action complémentaire de la paxilline et hic-5 aun rôle essentiel dans la régulation des fonctions cellulaires assurées par les invadosomes. / Cellular invasion is based on invadosome dynamics where acto-adhesive machinery iscoupled with extracellular matrix proteolysis. Each invadosome unit is composed by a denseF-actin core surrounded by a ring of adhesion molecules that localizes intense ECMdegradation activity via the recruitment and secretion of lytic enzymes. Invadosomes in MEFstransformed with an activated form of the Src kinase (SrcY527F) auto-assemble into circularmeta-structures called rings or rosettes. Paxillin and the closely related family member hic-5(hydrogen peroxide inducible clone 5) have been recently identified as critical determinants ofcell morphology and plasticity during cell invasion with distinct signaling functions.However, the two proteins have a similar overall domain structure, including amino-terminalLD motifs and carboxyl-terminal LIM domains suggesting overlapping or redundantfunctions. We examined the importance of this class of proteins in invadosome formation, byexpressing SrcY527F in pax-/- cells depleted or not of hic-5. Only when the expression of bothproteins was significantly decreased, invadosome formation was blocked indicating theirfunctional redundancy. Importantly, LIM domain of paxillin was dispensable for ringformation whereas individual depletion of LD3 and LD5 motifs dramatically reducedinvadosome rosette assembly. Furthermore, the precise order of each LD in the paxillin'smolecule was necessary to allow their cooperativity during invadosome formation. Beyondtheir redundancy, their distinct roles in invadosomes were assessed via siRNA strategy aimingat the acute depletion of each molecule. Rapid depletion of paxillin reduced invadosome ringformation whereas hic-5 silencing dramatically affected extracellular matrix degradation. Hic-5 role in ECM degradation was enhanced by the fact that it was found to specifically interactwith IQGAP1, a CDC42- effector that is essential to recruit the exocyst complex ininvadosomes. In summary, the functional redundancy of paxillin and hic-5 suggests anextensive cross-talk between these two closely related proteins in the regulation ofinvadosome-based cellular functions.

Les invasions biologiques, deuxième menace majeure de la biodiversité, pose d'important défis pour la conservation de la biodiversité, et la recherche en éco-évolution. Les espèces invasives ont en effet été étudiées depuis plus de 150 ans, mais nos capacités à prédire leurs présences aujourd'hui et dans le futur reste rudimentaire. Ce problème est principalement dû à la difficulté d'estimer à la fois les composantes biotiques et abiotiques de la niche des espèces invasives, ainsi que leur évolution dans le temps et l'espace. L'objectif de ma thèse a été de travailler sur ces défis en améliorant les méthodes d'estimation de niche, en enrichissant notre compréhension du rôle des interactions biotiques dans le processus d'invasion, et en étudiant en détail comment les processus évolutifs peuvent affecter la dynamique spatio-temporelle des niches. Plus précisément, (1) à l'aide d'une revue de la littérature, j'ai commencé par décrire les limites des différentes approches de modélisation utilisées pour prédire la distribution des espèces invasives. (2) Ensuite, j'ai proposé un cadre de modélisation permettant d'améliorer l'estimation des niches abiotiques régionales. (3) Puis, je me suis intéressée à la caractérisation des interactions biotiques, et aux méthodes communément utilisées pour identifier les patrons de compétition symétrique en écologie des communautés. J'ai également implémenté un modèle de simulation d'assemblage de communautés pour tester la performance de ces méthodes. (4) Ces premières études m'ont permis d'étudier à la fois les composantes biotiques et abiotiques des communautés de plantes envahies dans les Alpes. (5) Finalement, j'ai étudié l'évolution de la niche environnementale chez une espèce invasive des Alpes françaises Ambrosia artemisiifolia L, à travers une approche reliant niche-trait-génétique. Dans l'ensemble, les résultats de ces études montrent à quel point les différentes facettes de l'écologie et l'évolution en invasion sont fortement intriquées. De plus, ils soulignent la nécessité d'une modélisation intégrant les processus écologiques et évolutifs pour pouvoir comprendre la dynamique des invasions et proposer des outils de protection de la biodiversité efficaces. / Biological invasions, the second major threat to biodiversity, pose significant challenges to conservation management and eco-evolutionary research. Even though invasion processes have been studied for more than 150 years, our capacity to predict their presence today and in the future is still rudimentary. This deficiency stems mainly from the difficulty involved in reliably assessing the ecological niche of an invader, i.e. those environmental and biotic conditions that allow the species to maintain viable populations. In particular, disentangling the abiotic and biotic components of the ecological niche and accounting for their changing over space and time due to evolutionary dynamics is difficult, albeit crucial for the quality of predictions. The main objective of my PhD has been to address these challenges by improving methodological approaches of niche estimation, advancing our understanding of the role of biotic interactions for invasion processes and studying in greater detail how evolution may affect spatio-temporal niche dynamics. More precisely, (1) with a comprehensive literature review, I started by describing the limits of the different modelling approaches usually applied to predict invasive species distributions. (2) Then, I provided a modelling framework for improving regional environmental niche estimations. (3) Thirdly, I focused on the identification of biotic interactions, and the methods commonly used to identify patterns of symmetric competition in ecological communities. I also implemented a simulation model of community assembly to test the efficiency of these methods. (4) In a fourth part, I studied invaded alpine plant communities and showed that characteristics of the biotic environment in these communities (e.g. symmetric vs. asymmetric competition) were good predictors of invaders' presence. (5) Finally, I provided a first example of a genetic-based, climatic niche expansion of the invasive weed Ambrosia artemisiifolia L. in the French Alps by combining information on its environmental niche, genetic structure and functional traits. Taken together, the results of these studies highlight how tightly the different facets of invasion ecology and evolution are interrelated and open the way to an integrated modelling approach that would advance both eco-evolutionary research on invasion dynamics and applied tools for biodiversity protection.

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.

L’infection par Plasmodium, parasite responsable du paludisme, débute par l’injection de sporozoïtes par un moustique du genre Anopheles. La première cible des sporozoïtes est le foie, où le parasite se développe avant l’initiation d'une phase d'infection érythrocytaire symptomatique. Dans le foie, les sporozoïtes pénètrent activement les hépatocytes en formant une vacuole parasitophore, dans laquelle le parasite se multiplie. Cette étape, appelée invasion productive, implique des facteurs parasitaires et des protéines de l’hôte, notamment CD81. Toutefois, les mécanismes mis en jeu restent méconnus. À l’aide d’une nouvelle approche génétique développée au laboratoire, nous avons produit de nouvelles souches de parasites transgéniques fluorescents, notamment chez le parasite de rongeurs P. yoelii. L’utilisation des parasites de P. yoelii GFP et d’un système cellulaire de lignées permissives ou non à l’infection, nous a permis de mieux caractériser les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu lors de l’invasion. Nous avons confirmé que l’invasion productive est précédée d’une phase de traversée cellulaire. Nous avons découvert et caractérisé la formation de vacuoles transitoires lors de cette phase de traversée cellulaire, distinctes des vacuoles parasitophores productives. Nos résultats montrent que le parasite se sert d’une perforine parasitaire, PLP1 (Perforin-Like Protein 1), pour sortir de cette vacuole transitoire et échapper à la dégradation par les lysosomes cellulaires. Une fois activés, les sporozoïtes passent d’un mode de traversée à un mode d’invasion productive. Nous avons montré que CD81 joue un rôle dans l’invasion productive. CD81 est nécessaire pour induire la sécrétion des rhoptries parasitaires, impliquées dans la formation de la jonction mobile, une structure à travers laquelle le parasite se glisse pour pénétrer dans la cellule. Nous avons pu aussi montrer qu’une autre protéine des hépatocytes, SRBI (scavenger receptor BI), définit une voie d’entrée indépendante de CD81 pour P. berghei et P. vivax. Par une approche génétique originale, nous avons pu montrer que deux protéines des micronèmes des sporozoïtes, P52 et P36, jouent un rôle majeur dans l’entrée via CD81 et SRBI, et mis à jour un lien fonctionnel entre P36 et l’entrée via SRBI. Enfin, nous avons développé plusieurs approches génétiques pour cibler le gène d’ama1 chez P. yoelii, une protéine des micronèmes impliquées dans la formation de la jonction. Nos résultats nous éclairent un peu plus sur les mécanismes d’invasion des sporozoïtes, et ouvrent des perspectives intéressantes vers le développement de nouvelles stratégies vaccinales. / Infection with the Plasmodium parasite begins with the injection of sporozoites by an Anopheles mosquito. The first target is the liver where the parasite replicates as a pre-requisite to the development of pathogenic blood stage infection. In the liver, sporozoites penetrate hepatocytes forming a parasitophorous vacuole in which the parasite multiplies. This step, the productive invasion, involves parasitic factors and host proteins, particularly CD81, but the underlying mechanisms remain largely unknown. To facilitate monitoring of sporozoite invasion, we generated novel transgenic fluorescent parasites, using a new selection strategy named GOMO (gene out marker out) in the rodent parasite P. yoelii. The use of this transgenic parasite and of host cell lines permissive or not to infection, has allowed us to better characterize the cellular and molecular mechanisms involved during invasion. We have confirmed that the productive invasion is preceded by a cell traversal phase. We discovered and characterized the formation of transient vacuoles during this step, before formation of the parasitophorous vacuole. Our results uncovered that the perforin-like protein (PLP1) mediates sporozoite egress from transient vacuoles and escape from degradation by the cell lysosomes. Once activated, the sporozoites switch from the mode of cell traversal to productive invasion. We show that CD81 plays a role in the productive invasion. CD81 is necessary to induce the secretion of rhoptries proteins, involved in the formation of the moving junction, a structure through which the parasite glides to enter the cell. We could also show that another hepatocyte protein, SR-B1 (scavenger receptor B1), defines a CD81-independent pathway for P. berghei and P. vivax infection. Using an original genetic approach, we have shown that two sporozoite micronemal proteins, P52 and P36, play a role in the entry via CD81 and SR-B1, and highlighted a functional link between P36 and entry via SR-B1. Finally, we have developed several genetic approaches to target ama1 gene in P. yoelii, which encodes a protein involved in the formation of the moving junction. Altogether, our results contribute to improve our understanding of the mechanisms of sporozoite invasion, and open interesting perspectives for the development of novel vaccine strategies.

L’actine est impliquée dans de nombreuses fonctions cellulaires physiologiques et pathologiques. Au cours de ma thèse j'ai analysé le rôle de l'actine i) lors de l’invasion tumorale et ii) dans la formation des fenêtres des cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques. i) Les cellules tumorales forment des structures d’actine permettant la dégradation de la matrice extracellulaire (MEC) nommés invadosomes. Mes travaux ont permis de démontrer que la RhoGTPase Cdc42 régule la formation de la structure d’actine qu’est l’invadosome, tandis que la protéine d’échafaudage Tks5 est requise pour l’activité de dégradation aboutissant à un invadosome fonctionnel. Ces deux molécules constituent la signature moléculaire minimale des invadosomes. Nous avons établi que le collagène de type I qui est surexprimé dans le microenvironnement tumoral induit la formation d’invadosomes linéaires (Lis). Nous avons identifié le récepteur à domaine discoïdine 1 (DDR1) comme spécifiquement responsable de la formation des Lis. Son interaction avec le collagène fibrillaire permet le recrutement du facteur d’échange des RhoGTPases, Tuba et l’activation de la Cdc42 conduisant à la formation d’un Li. DDR1 est impliqué dans l’invasion tumorale et sa surexpression est de mauvais pronostic dans plusieurs cancers comme le poumon ou encore le sein. Le récepteur DDR1 est également impliqué dans la cohésion cellulaire au cours de la migration collective des cellules tumorales. Nous avons démontré que dans un contexte riche en collagène de type I, DDR1 a une double localisation et donc différents rôles associés dans la migration collective. D’une part un rôle de cohésion cellulaire et d’autre part un rôle dans la dégradation de la MEC. Nous tentons de démontrer que ces différentes fonctions impliquent différentes isoformes de DDR1. Nous souhaitons par la suite déterminer les mécanismes moléculaires qui régulent l’expression, la localisation et la signalisation associées aux différentes isoformes de DDR1. ii) Dans un contexte physiologique, les capillaires sanguins du foie présentent des pores transcellulaires ou fenêtres, qui permettent les échanges bidirectionnels entre le sang et les hépatocytes pour assurer la fonction de filtration de cet organe. Au cours du processus de fibrose ces fenêtres sont perdues, réduisant les échanges. Nous avons démontré le caractère réversible de la perte des fenêtres mais aussi que l’actine n’était pas impliquée dans la formation de ces structures. Nous avons développé une méthode de visualisation en microscopie haute résolution STED de ces structures, permettant pour la première fois une analyse sur cellule vivante. Par une approche de spectrométrie de masse couplée à notre nouvelle méthode d’observation en STED, nous voulons valider la co-localisation des fenêtres avec des marqueurs potentiels identifiés. / Actin is involved in many physiological and pathological cellular functions. In my thesis I analyzed the role of actin i) during tumor invasion and ii) in the formation of fenestrae in liver sinusoidal endothelial cells. i) Tumor cells form actin-based structures, invadosomes, involved in extracellular matrix (ECM) degradation. My work has demonstrated that the RhoGTPase Cdc42 regulates the formation of invadosomes, while the Tks5 scaffold protein is required for the matrix degradation activity. These two molecules form a minimum molecular signature for invadosomes. We found that type I collagen, which is overexpressed in the tumor microenvironment, induces the formation of linear invadosomes (Lis). We have identified the discoidin receptor 1 (DDR1) to be specifically responsible for Lis formation. Its interaction with the fibrillar collagen allows the recruitment of GEF Tuba and the activation of Cdc42 RhoGTPase leading to Li formation. DDR1 is implicated in tumor invasion and its overexpression is a poor prognosis in many cancers like lung or breast. The DDR1 receptor is also involved in cell cohesion in the collective migration of tumor cells. We have demonstrated that in a context rich in type I collagen, DDR1 has a dual location and therefore possesses different roles in the collective migration of tumor cells: a role in cell cohesion and a role in ECM degradation. We are analyzing the role of the different DDR1 isoforms in this process. We wish subsequently to determine the molecular mechanisms that regulate the expression, localization and signaling associated with these different isoforms. ii) In a physiological context, the liver capillaries have transcellular pores that allow bidirectional exchanges between the blood and the hepatocytes to ensure the proper filtering function of that organ. During the fibrosis process, these pores are lost thus decreasing the exchanges. We have demonstrated that the loss of these “fenestrae” is reversible and also that actin does not play a role in their formation. We have developed a novel method to analyze these structures in living cells using high resolution STED microscopy. Now, by using mass spectrometry approach coupled to our new observation methods in STED, we want to validate the fenestrae co-localisation with potential markers identified.

Toxoplasma gondii est un parasite intracellulaire obligatoire responsable de la toxoplasmose. Il appartient au phylum des Apicomplexes, qui regroupe les espèces de Plasmodium responsables de la malaria. Les Apicomplexes ont un mécanisme d’invasion unique, impliquant la formation d’une interaction étroite entre la membrane plasmique du parasite et celle de la cellule hôte, appelée « jonction mobile » (MJ). Cette jonction est composée de la protéine AMA1 exposée à la surface du parasite qui interagit avec le complexe de protéines parasitaires RON2/RON4/RON5/RON8 injecté dans la cellule hôte. Les objectifs de ma thèse ont été d’étayer la composition moléculaire de la MJ et d’étudier la contribution de la cellule hôte dans l’invasion au travers de la recherche de partenaires de l’hôte pour les RONs. Quatre protéines de l’hôte, ALIX, TSG101, CD2AP et CIN85, ont été identifiées à la MJ. Les sites d’interactions ont été cartographiés sur RON2, RON4 et RON5. Des parasites mutants déficients pour le recrutement de ces partenaires ont été générés, et ont permis de montrer l’importance de l’association d’ALIX, TSG101, CD2AP et CIN85 à la MJ pour l’invasion de T. gondii et sa virulence dans un modèle murin. Le rôle de ces protéines dans le maintien des jonctions intercellulaires mais aussi leur participation à des processus de déformation membranaire, suggère que le parasite les recrute afin de favoriser son attachement et son internalisation. Nous avons également identifié un nouveau membre du complexe de RONs, appelé RON14. RON14 n’est pas essentielle pour la survie du parasite in vitro mais contribue à sa virulence in vivo. / Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasite responsible for toxoplasmosis. It belongs to the phylum Apicomplexa, which include Plasmodium species responsible for malaria. Apicomplexa has developed a unique invasion mechanism, involving the formation of a tight connection between the parasite and the host cell plasma membranes called moving junction (MJ). This junction is composed of AMA1 exposed at the surface of the parasite which interacts with a complex of parasite proteins RON2/RON4/RON5/RON8 injected into the host cell. The objectives of my thesis were to decipher the molecular composition of the MJ and to study the contribution of the host cell during invasion though the search of hosts partners for RONs. Four host proteins, ALIX, TSG101, CIN85 and CD2AP, have been identified at the MJ. Binding sites has been mapped on RON2, RON4 and RON5. By generating mutant parasites deficient for host partners recruitment, we show the importance of ALIX, TSG101, CIN85 and CD2AP association at the MJ for invasion and virulence in a mouse model. The role of these proteins in maintaining the intercellular junctions and inducing membrane deformation suggest that the parasite recruits them in order to favor its attachment and its internalization. We also identified a new member of the RON complex, called RON14. RON14 is not essential for the parasite survival in vitro but contributes to its virulence in vivo.