L’étude de l’identification des défauts moléculaires mis jeu dans les pathologies héréditaires plaquettaires est d’un apport considérable pour améliorer la compréhension des mécanismes physiologiques. Durant ma thèse, j’ai étudié les plaquettes d’individus appartenant à deux familles distinctes souffrant de dysfonctions plaquettaires à l’origine d’hémorragies sévères. Par séquençage entier des exons, nous avons identifié pour la première famille une mutation du gène RASGRP2 à l’origine de la substitution Gβ48W empêchant l’activation de CalDAG-GEFI. Les plaquettes des individus porteurs de la mutation à l’état homozygote ont une capacité réduite à activer Rap1 et l’intégrine αIIbß3 en réponse à de faibles doses d'agonistes. La présence d'un allèle non muté (hétérozygotie) est suffisante pour prévenir lessaignements mais ne permet pas de rétablir totalement une fonction plaquettaire normale. La deuxième famille est porteuse d’une mutation du gène FERMT3 (pN54RfsX142) conduisant à une absence complète de kindline-3. Les plaquettes homozygotes pour cette mutation sont incapables d’activer l’intégrine αIIbß3. Elles forment des filopodes et desnodules d’actine mais ne peuvent étendre des lamellipodes même en présence de Mn2+. La kindline-3 s’est révélée essentielle à la régulation de l’activité de Cdc4β et au réarrangement au cytosquelette d'actine lors de la signalisation «outside-in» de l’intégrineαIIbß3. Seule la kindline-3 a jusqu’ici été impliquée dans l'activation des intégrinesplaquettaires. Nous mettons en évidence la présence de kindline-2 dans les plaquettes et les mégacaryocytes humains. Des localisations différentes ont été mises en évidence pour ces deux kindlines. Dans le mégacaryocyte la kindline-2 se situe dans les zones d’adhérence focales et s’associe préférentiellement avec les intégrines ß3. Dans les plaquettes, seule la kindline-3 est présente dans nodules d’actine. Ces résultats sont en faveur de rôles non redondants des kindlines-2 et -γ et d’une implication potentielle de la kindline-2 dans la mégacaryopoïèse. / Inherited platelet disorders are rare diseases that give rise to severe bleeding when platelets fail to fulfill their hemostatic function upon vessel injury. Identifying the molecular mechanisms involved brings important insight into platelet pathophysiology. During my PhD, I studied platelets isolated from members of two families suffering severe bleedings among those one had no established diagnosis. In the first family, using whole exome sequencing, we identified a RASGRP2 mutation causing a G248W substitution leaving CalDAG-GEFI inactive. Platelets from individualscarrying the mutation exhibit a reduced ability to activate Rap1 and to perform proper Inherited platelet disorders are rare diseases that give rise to severe bleeding when platelets fail to fulfill their hemostatic function upon vessel injury. Identifying the molecular mechanisms involved brings important insight into platelet pathophysiology. During my PhD, I studied platelets isolated from members of two families suffering severe bleedings among those one had no established diagnosis. In the first family, using whole exome sequencing, we identified a RASGRP2 mutation causing a G248W substitution leaving CalDAG-GEFI inactive. Platelets from individuals carrying the mutation exhibit a reduced ability to activate Rap1 and to perform proper αIIbß3 integrin inside-out signaling in response to low doses agonists. The presence of a single normal allele is sufficient to prevent bleeding but does not allow normal platelet function. integrin inside-out signaling in response to low doses agonists. The presence of a single normal allele is sufficient to prevent bleeding but does not allow normal platelet function. Members of the second family carry a FERMT3 mutation leading to a completekindlin-3 deficiency (pN54RfsX142). Platelets from the homozygous patient are unable to perform proper integrin αIIbß3 activation. We now observe that kindlin-3 deficient platelets form filipodia and actin nodules but are unable to extend lamellipodia even in presence of Mn2+. We demonstrate that kindlin-3 is essential for Cdc42 activity regulation and actincytoskeleton remodeling during αIIbß3 integrin outside-in signaling To date, only the kindlin-3 has been involved in integrin activation. We show that kindlin-2 is present in human platelets and megakaryocytes. Both kindlins exhibit distinctlocalizations. In megakaryocytes, kindlin-2 specifically localizes within focal adhesion and associates preferentially with ß3 integrins. In platelets, unlike kindline-2, kindline-3 is located in actin nodule. All together these data argue in favor of specific roles played by each kindlins and a possible implication of kindlin-2 in megakaryocytopoiesis.

Les flavonoïdes sont étudiés depuis des années pour leurs propriétés préventives et leur potentiel comme agents thérapeutiques. Plusieurs mécanismes pourraient intervenir dans leur activité anti-cancéreuse dont une inhibition de l'adhérence et de l'étalement cellulaire et une inhibition des propriétés invasives des cellules cancéreuses. Les dérivés de 3-aryl-2-quinolones sont structurellement proches des flavonoïdes et ont été caractérisés comme étant des composés anti-migratoires (Joseph et Al., J.Med.Chem, 2002). Comme la migration cellulaire est hautement dépendante des structures adhésives assemblées par la cellule, nous avons étudié l'activité de ces composés sur les adhérences focales et fibrillaires. Ces larges complexes protéiques impliquent notamment les intégrines et leurs partenaires cytoplasmiques les liant au cytosquelette. Les intégrines permettent à la cellule de percevoir son microenvironnement et de s'y adapter. Les structures d'adhérence contenant les intégrines sont en retour capables de contrôler cet environnement (dégradation matricielle, fibrillogenèse…). Nos travaux montrent que les dérivés de 3-aryl-2-quinolone sont capables d'inhiber l'étalement cellulaire et de provoquer le désassemblage de structures adhésives préalablement établies de façon dose-dépendante et indépendamment de la composition de la matrice extracellulaire. L'activité des composés est finement liée à leur structure et de légères modifications de la composition chimique de leur chaîne latérale peuvent inhiber leur activité. Nous avons pu établir une relation structure-activité pour cette famille de composés et avons étudié les mécanismes moléculaires menant au désassemblage des structures d'adhérences quand les cellules sont traitées par ces molécules. Des études par RMN ont montré une interaction directe entre le chef de file de cette famille de composés et le domaine cytoplasmique des intégrines à chaîne béta 3 et nous avons pu montrer que cette interaction inhibait la liaison sur l'intégrine de l'un de ces activateurs, la kindline. L'agrégation plaquettaire est dépendante de l'activation des intégrines et constitue un excellent système d'étude physiologique pour les inhibiteurs de ces récepteurs. Le chef de file des dérivés de 3-aryl-2-quinolone est capable d'inhiber l'agrégation plaquettaire et la formation du thrombus, ce qui en fait un bon candidat médicament comme anti-thrombotique. / Flavonoïds have been studied for years for their potential chemopreventive and chemotherapeutic action. Several mechanisms might account for their anticancer activity, among which inhibition of cell adhesion and spreading, or inhibition of tumor cell invasion. 3-aryl-2-quinolone derivatives are chemical structures close to flavonoïds and were first designed as anti-migratory agents (Joseph et Al., J.Med.Chem, 2002). As cell migration is highly dependent on the cell adhesion machinery, we decided to investigate the action of these molecules on focal and fibrillar adhesions. These large protein complexes include heterodimeric transmembrane proteins, the integrins, and their cytoplasmic interactors able to link to the cytoskeleton. Integrins allow microenvironment sensing and cellular response to it. Adhesive structures containing integrins are also able to control cell microenvironment (matrix degradation, fibrillogenesis…). Our studies show that 3-aryl-2-quinolone derivatives are able not only to prevent cell spreading but also to disrupt already well-established focal adhesions in a reversible and ECM composition independent manner. The activity of the molecule is closely linked with its structure, as very slight modification of the lateral chain of the compound can totally impair its activity. Our work is focused on establishing a Structure-Activity Relationship of 3-aryl-2-quinolone derivatives and on investigating the molecular mechanisms underlying this activity. Osteoblasts treatment by 3-aryl-2-quinolone derivatives triggers a rapid disassembly of focal and fibrillar adhesions. NMR experiments show a direct interaction between the lead compound of the family and 3 integrin cytoplasmic tail and pull-down assay show that it is able to reduce the interaction between 3 integrin and kindlin, one of its coactivator. As platelet activation is an archetype of 3 integrin activation, we tested the activity of 3-aryl-2-quinolone on this physiological process. Under treatment, platelets failed to become activated and are unable to trigger thrombus formation, providing an interest to the 3-aryl-2-quinolone derivatives as potential anti-thrombotic agents.

Les adhérences focales (AF), structures adhésives reliant la cellule à la matrice extra-cellulaire (MEC), constituent de véritables plateformes de signalisation biochimique et mécanique qui contrôlent l'adhérence, la migration, la différenciation et la survie cellulaire. Les récepteurs transmembranaires intégrines sont au coeur des AF, où elles connectent la MEC au cytosquelette d'actine. Au début des années 2000, la protéine intracellulaire taline, qui se lie aux parties cytoplasmiques bêta des intégrines, était considérée comme le principal activateur des intégrines. Néanmoins, il a depuis été montré que la kindline, autre protéine intracellulaire se liant aux parties bêta cytoplasmiques, jouait également un rôle essentiel dans l'activation des intégrines. Ainsi,plusieurs études ont mis en évidence que la kindline et la taline étaient complémentaires et avaient une action synergique durant l'activation des intégrines. Les bases moléculaires de ces phénomènes restent à déterminer. De plus, la plupart des données sur lerôle de la kindline dans l'adhérence et l'activation des intégrines provient d'expériences menées sur des cellules en suspension et/ou avec l'intégrine plaquettaire αIIbβ3. Ainsi, la régulation de ces processus par la kindline dans les cellules adhérentes est encore peu comprise. Dans cette étude, nous combinons la microscopie PALM et le suivi de protéines individuelles pour révéler le rôle et le comportement de la kindline à l'intérieur et à l'extérieur des AF au cours des événements moléculaires clés se déroulant au niveau de la membrane plasmique, et qui mènent à l'activation des intégrines. Nous avons observé que les intégrines bêta1 etbêta3 portant une mutation ponctuelle inhibant l'interaction avec la kindline montrent un défaut d'immobilisation dans les AF. Nous avons également observé que la kindline-2, qui est enrichie dans les AF, diffusait librement au niveau de la membrane plasmique,à l'intérieur et à l'extérieur des AF. Ceci constitue une distinction majeure par rapport à la taline, qui, au niveau de la membrane plasmique, est essentiellement observée dans les AF où elle est immobile, montrant qu'elle est recrutée dans les AF directement depuis le cytosol sans diffusion latérale membranaire (Rossier et al. 2012). Afin d'identifier les bases moléculaires du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline, nous avons utilisé différents variants mutés de kindline précédemment décrits. Le mutant kindline-2-QW614/615AA (liaison aux intégrines inhibée) montre une diffusion membranaire accrue, ce qui suggère que la kindline peut diffuser au niveau de la membrane plasmique sans être associée aux intégrines. Par ailleurs, la baisse d'immobilisation au niveau des AF observée avec ce mutant montre qu'une partie de l'immobilisation de la kindline est due aux intégrines, suggérant l'existence d'un complexe intégrine-kindline immobile dans les AF. La délétion du domaine PleckstrinHomology (PH) de la kindline diminue considérablement son recrutement et sa diffusion membranaire. Nous avons évalué le rôle fonctionnel du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline en réexprimant ces mutants dans des cellules déplétéesen kindline-1 et -2 (cellules KO kindline-1 -/-, kindline-2 -/-). Ces expériences montrent que le recrutement et la diffusion membranaire de la kindline sont cruciaux pour l'activation des intégrines durant l'étalement cellulaire et favorisent la formation d’adhérences. Cela suggère que la kindline utilise un chemin différent de celui de la taline pour atteindre et activer les intégrines,ce qui pourrait expliquer au niveau moléculaire comment la kindline complémente la taline durant l'activation des intégrines. / Focal adhesions (FAs) are adhesive structures linking the cell to the extracellular matrix (ECM) and constitute molecular platforms for biochemical and mechanical signals controlling cell adhesion, migration, differentiation and survival. Integrin transmembrane receptors are core components of FAs, connecting the ECM to the actin cytoskeleton. During the early 2000s, the intracellular protein talin, which directly binds to the cytoplasmic tail of β-integrins, was considered as the main integrin activator. Nevertheless, it has been shown that kindlin, another intracellular protein that bind to β-integrin, is also a critical integrin activator. In fact, several studies have shown that kindlin and talin play complementary and synergistic roles during integrin activation. The molecular basis of these phenomena remains to determine. Moreover, most studies focusing on the role of kindlin during integrin activation and cell adhesion have been performed with suspended cells and/or with the platelet integrin αIIbβ3. Here we combined PALM microscopy with single protein tracking to decipher the role and behavior of kindlin during key molecular events occurring outside and inside FAs at the plasma membrane and leading to integrin activation, as we have done previously for talin (Rossier et al., 2012). We found that beta1 and beta3-integrins with a point mutation inhibiting binding to kindlin show reduced immobilization inside FAs. We also found that kindlin-2, which is enriched inside FAs, displayed free diffusion at the plasma membrane outside and inside FAs. This constitutes a major difference with talin, which, at the plasma membrane level, is observed almost exclusively in FAs, where it is immobile, which shows that talin is recruited into FAs directly from the cytosol without lateral diffusion along the plasma membrane (Rossier et al. 2012). To determine the molecular basis of kindlin membrane recruitment and diffusion, we used a kindlin variant known to decrease binding to integrins (kindlin-2- QW614/615AA). This mutant displayed increased membrane diffusion, suggesting that kindlin-2 can freely diffuse at the plasma membrane without interacting with integrins. Moreover, the kindlin-2-QW mutant showed decreased immobilization inside FA, showing that part of kindlin immobilization depends on interaction with integrins. This suggests that kindlin can form an immobile complex with integrins inside focal adhesions. Deletion of the kindlin pleckstrin homology (PH) domain strongly reduced the membrane recruitment and diffusion of kindlin. We assessed the functional role of kindlin membrane recruitment and diffusion by re-expressing different kindlin-2 mutants in kindlin-1/kindlin-2 double KO cells. Those experiments demonstrated that kindlin-2 membrane recruitment and diffusion are crucial for integrin activation during cell spreading and favor adhesion formation. This suggests that kindlin uses a different route from talin to reach integrins and trigger their activation, providing a possible molecular basis for their complementarity during integrin activation.