La souris "dystoniamusculorum" (Dstdt-j) résulte d'une mutation spontanée autosomale récessive d'un gène codant pour la dystonine, protéine du cytosquelette qui s'exprime normalement dans les neurones sensitifs du système nerveux périphérique, mais aussi dans de nombreuses structures du système nerveux central. Elle est caractérisée par une dégénérescence des fibres nerveuses affectant principalement les voies afférentes sensitives du système nerveux périphérique et les afférences secondaires cérébelleuses et thalamiques. Des troubles posturaux et une sévère ataxie apparaissent avec les dégénérescences. Une altération des muscles squelettiques est associée. Afin d'étudier l'incidence des troubles du transport axonal sur l'activité métabolique de la fibre nerveuse et l'impact de la dégénérescence sensitive sur les fonctions motrices, une analyse histopathologique et biochimique comparative du système nerveux central et des muscles squelettiques est effectuée sur des souris de souche B6C3Fea /a-Dstdt-j, âgées de 42 à 54 jours réparties un groupe de souris homozygotes Dstdt-j et un groupe contrôle, formé de souris homozygotes normales et hétérozygotes. En plus des dégénérescences afférentes périphériques, l'étude histopathologique montre des altérations centrales au niveau de centres segmentaires et de différentes structures du système extra-pyramidal comme le cervelet, le noyau rouge et les noyaux du pont. Une évaluation quantitative de l'activité métabolique régionale par marquage histochimique de la cytochrome oxydase (enzyme du complexe IV de la phosphorylation oxydative) est effectuée sur l'ensemble de l'encéphale et de la moelle épinière cervicale. Elle met en évidence une hyperactivité métabolique des voies de la proprioception inconsciente, affectant principalement les structures du tronc cérébral et du cervelet, et plus spécifiquement des structures motrices impliquées dans l'équilibre, le tonus musculaire et les réflexes posturaux. Une étude de l'innervation cholinergique est effectuée par marquage histochimique de l'acétylcholinestérase (AChE). Des augmentations importantes de l'activité AChE sont observées dans les structures cibles du noyau cholinergique tegmental pontique, à savoir le thalamus servant à l'activation corticale, le striatum et certains noyaux mésencéphaliques connectés au striatum, impliqués dans le contrôle des mouvements. Des altérations structuro-fonctionnelles des trois muscles observés (langue, muscle masséter et flexordigitorumsuperficialis) illustrent un tableau clinique d'hypotonicité et d'hypoactivité musculaire. Une dégénérescence partielle des fibres musculaires semble indiquer que ces modifications sont conséquentes de la lésion nerveuse plutôt que d'une atteinte intrinsèque des fibres musculaires. La présente étude sert à comprendre la physiopathologie 1) des neuropathies sensitives humaines présentant des atteintes similaires comme l'ataxie de Friedreich, ou la forme infantile de l'ataxie spino-cérébélleuse, 2) de déafférentations trigéminales pouvant survenir par compressions iatrogènes lors d'actes chirurgicaux / The "dystoniamusculorum" (Dstdt-J) mouse is the result of a recessive autosomal mutation of the dystonin (dst) gene responsible for the expression of a protein of the cytoskeleton, normally present in sensory peripheral neurons and numerous central nervous structures. The mutation is characterised by primary degeneration of peripheral afferent fibers followed by degenerative processes in secondary cerebellar and thalamic afferents. Postural reflex dysfunction and a severe ataxia occurat the same time as peripheral neurodegenerative processes. To study the impact of axonal transport alteration on neuronal activity as well as sensory degeneration on motorfunctions, histopathatological and biochemical studies have were performed on brain and skeletal muscles of B6C3Fea /a-Dstdt-j mice displayed in two groups, homozygotes Dstdt-J and controls. In addition to sensory defects, histopathological evaluation showed central alterations affecting the segmentar nuclei and motor control regions, such as cerebellum, red nucleus, and pontine nuclei. Regional metabolism assessed by cytochrome oxidase histochemistry showed hypermetabolic activity in cerebellum and motor regions of the brain stem involved in equilibrium, muscle tonicity, and postural reflexes. Brain cholinergic innervation was performed by histochemical labelling of acetylcholinesterase (AChE) activity. Enzymatic hyperactivity was observed in target structures of the cholinergic pedunculo-pontine tegmental nucleus, the thalamus, and the basal ganglia. The morphological and functional alterations observed in the three skeletal muscles (masseteric, flexor digitorum superficialis and tongue) were characterized by muscle hypotonicity and hypoactivity. A partial muscular fiber degeneration was observed, probably as a result of sensory denervation rather than an intrinsic defect of muscle fibers. Several sensory neuropathies (Friedreich's ataxia or infant-onset spinocerebellar ataxia) have similar clinicopathological features. The present studies are of interest in understanding the physiopathology of these lesions. They can also contribute in the study of the pathological effects of trigeminal deafferentation induced by compression

La dynamique et la distribution mitochondriale sont essentielles pour l’homéostasie énergétique cellulaire. CLUH est une protéine indispensable à la distribution mitochondriale, dont la déplétion provoque une agrégation mitochondriale périnucléaire. Afin de comprendre le rôle de CLUH dans le métabolisme cellulaire, nous avons généré des cellules knockout CLUH par la méthode CRISPR-cas9. Nos résultats montrent que l’agrégation mitochondriale est associée à la diminution de la taille cellulaire et à la réduction quantitative des complexes de la chaîne respiratoire, menant ainsi à des défauts de la phosphorylation oxydative. Cette déficience énergétique est due à la perturbation de la traduction mitochondriale, et provoque un shift métabolique vers la glycolyse. Le profil métabolique des cellules KO montre un dysfonctionnement du cycle de Krebs et une altération de l’oxydation des acides gras. Dans ce sens, nous avons déterminé une fonction cruciale de CLUH dans le couplage de la distribution mitochondriale au contrôle de l’état cellulaire énergétique et métabolique. Pour approfondir l’analyse de la fonction de CLUH, nous avons effectué une étude de prédiction des domaines fonctionnels in silico, et avons identifié cinq domaines évolutivement conservés au sein de la séquence primaire de CLUH. De plus, nous démontrons que CLUH oligomérise en tétramères et en octomères, qui sont déstabilisés par l’expression ectopique de formes tronquées de CLUH dépourvues des domaines Clu-Nou TPR, par un effet dominant négatif. En résumé, nos résultats montrent l’importance de CLUH dans le maintien de l’homéostasie métabolique cellulaire, et une régulation potentielle de ses fonctions par oligomérisation. / Mitochondrial dynamics and distribution are critical insupplying ATP in response to energy demands. CLUHis a highly conserved protein involved in mitochondrial distribution, whose dysfunction leads to mitochondrial clustering around the nucleus. To gain insight into the role of CLUH in cellular metabolism, we generated CLUH knockout cells using CRISPR/Cas9. We show that mitochondrial clustering is associated with a smaller cell size and with decreased abundance of respiratory complexes, resulting in OXPHOS defects. This energetic impairment was found to be due to the alteration of mitochondrial translation, leading to a metabolic shift towards glucose dependency. Metabolomic profiling by mass spectrometry disclosed a dysfunctional Krebs cycle and an alteration of fatty acidoxidation. Thus, we established a clear function of CLUH in coupling mitochondrial distribution to the control of cellular energetic and metabolic status. To further analyze CLUH function, we performed in silico the prediction of the functional domains of this protein, disclosing 5 evolutionary conserved domains within the CLUH primary sequence. We reveal an oligomerization of CLUH into tetramers and octamers, and show a dominant negative effect associated to the expression of CLUH truncated forms missing Clu-N or TPR domains. Taken together, our studies reveal the importance of CLUH in maintaining cellular metabolism homeostasis and the potential regulation of its function through oligomerization.

Les bactéries jouent un rôle important dans le fonctionnement d'un écosystème aquatique et sont les joueurs clés de la boucle microbienne et du cycle du carbone. Le bactérioplancton est très abondant dans les lacs et les rivières et les récentes découvertes en biologie moléculaire ont démontré que ces communautés sont très diverses. Une question primordiale dans le domaine de l'écologie microbienne est comment la diversité de ces microorganismes est connectée à leur capacité métabolique et à leur activité dans l'environnement. Dans une communauté bactérienne, ce ne sont pas toutes les bactéries qui sont actives également et il y a une gamme continue d'activités des cellules mortes aux cellules hautement actives. Il est encore imprécis de dire que les différents états physiologiques sont associés à des taxa spécifiques ou si l'activité est distribuée de façon homogène à travers tous les taxa. Cette étude explore la connexion entre les états physiologiques et la composition taxonomique dans les communautés bactériennes de lacs. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur les cellules avec un contenu élevé et bas d'acides nucléiques et les cellules avec une membrane intacte ou endommagée. Dans le premier cas, le colorant nucléique Syto 13 permettra de différencier les cellules à haut et bas taux d'acides nucléiques. Pour l'intégrité des membranes cellulaires, celles-ci seront étudiées avec Baclight, un produit composé de deux colorants. Nous avons analysé les fractions en utilisant la cytométrie en flux et le triage cellulaire pour séparer physiquement les fractions bactériennes. Les échantillons ont été ensuite concentrés et l'ADN résultant a été extrait, amplifié et analysé en utilisant la DGGE. Les résultats montrent qu'il y a une différence entre la composition taxonomique et les différents états physiologiques, i.e. ce ne sont pas les mêmes espèces que l'on retrouve entre les cellules avec une membrane intacte et endommagée et entre les bactéries à haut taux ou bas taux d'acides nucléiques. Ces différences sont observées par la présence ou l'absence de bandes (DGGE) et plus souvent dans l'intensité des bandes. Ces résultats tentent de montrer qu'une connexion existe entre les états physiologiques et la composition taxonomique des communautés bactériennes, ce qui pourrait avoir des implications au niveau du fonctionnement et de la régulation de ces communautés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Triage cellulaire, composition bactérienne, lacs, état physiologique, DGGE, bactérioplancton

Le cisplatine est l'agent chimiothérapeutique le plus largement utilisé pour le traitement de la majorité des tumeurs solides, et la résistance des cellules néoplasiques à ce composé cytotoxique pose un problème majeur en oncologie clinique. Ici, nous avons exploré les vulnérabilités métaboliques potentielles de lignées cellulaires du cancer du poumon non à petites cellules résistantes au cisplatine. Il s’est avéré que les clones résistants au cisplatine (Cis-R) étaient plus sensibles à la mort induite par la privation nutritionnelle in vitro et in vivo en comparaison à leurs contrôles parentaux sensibles au cisplatine (Cis-S). La susceptibilité des cellules Cis-R à la privation nutritionnelle pourrait s'expliquer par une dépendance particulièrement forte vis-à-vis de la glutamine. La déplétion en glutamine était suffisante pour restaurer la sensibilité au cisplatine des clones initialement résistants, et la supplémentation en glutamine a permis le sauvetage des clones Cis-R de la mort induite par la privation nutritionnelle. Les analyses du métabolome par spectrométrie de masse et les interventions spécifiques sur le métabolisme de la glutamine ont révélé que, dans les cellules Cis-R, la glutamine est surtout nécessaire pour la biosynthèse des nucléotides plutôt que pour les réactions anaplérotiques, bioénergétiques ou redox. En conséquence, les cancers Cis-R sont devenus extrêmement sensibles au traitement par des antimétabolites ciblant le métabolisme des nucléosides. / Cisplatin is the most widely used chemotherapeutic agent, and resistance of neoplastic cells against this cytoxicant pose a major problem in clinical oncology. Here, we explored potential metabolic vulnerabilities of cisplatin-resistant non-small cell lung cancer and ovarian cancer cell lines. Cisplatin resistant clones were more sensitive to killing by nutrient deprivation in vitro and in vivo than their parental cisplatin-sensitive controls. The susceptibility of cisplatin-resistant cells to starvation could be explained by a particularly strong dependence on glutamine. Glutamine depletion was sufficient to restore cisplatin responses of initially cisplatin-resistant clones, and glutamine supplementation rescued cisplatin resistant clones from starvation-induced death. Mass spectrometric metabolomics and specific interventions on glutamine metabolism revealed that, in cisplatin-resistant cells, glutamine is mostly required for nucleotide biosynthesis rather than for anaplerotic, bioenergetic or redox reactions. As a result, cisplatin-resistant cancers became exquisitely sensitive to treatment with antimetabolites that target nucleoside metabolism.

L’agrégation protéique joue un rôle clé dans la dégénérescence cellulaire et est notamment reliée à de nombreuses maladies humaines en lien avec le vieillissement telles que les maladies d’Alzheimer et Parkinson ou encore la maladie du prion. Chez la bactérie Escherichia coli, l’accumulation de dommages sous forme d’agrégats protéiques et leur ségrégation asymétrique au pôle ont permis de démontrer des signes de vieillissement chez cette bactérie. Cette thèse s’est concentrée sur l’étude de la dynamique spatiale des agrégats protéiques in vivo chez la bactérie E. coli. Les agrégats protéiques peuvent être classifiés comme corps d’inclusion dont on dit souvent qu’ils sont amorphes ou comme amyloïdes dont le niveau de structuration est très élevée par la présence de nombreux feuillets β. Combinant une double approche théorique et expérimentale, basée sur la modélisation et la microscopie time-lapse et microfluidique, nous avons étudié le mécanisme gouvernant le mouvement des agrégats protéiques et la transmission verticale d’agrégats de type prionoide sur plusieurs dizaines de générations. Nos résultats indiquent clairement que les agrégats protéiques sont régis par un mouvement Brownien de diffusion avec un coefficient de diffusion dépendant de la taille de la molécule. L’étude de protéinopathie amyloïde a démontré l’existence de lignages propageant deux types d’agrégats : globulaire ou en forme de "comet-like". Les lignées présentant les agrégats sous forme globulaire indiquent une augmentation de la taille des agrégats jusqu’à inhibition de la division cellulaire tandis que la forme "comet-like" est moins préjudiciable à la croissance. Nous avons également observé à faible fréquence des lignées avec un changement de type d’agrégat. A partir d’un agrégat gobulaire, des agrégats "comet-like" peuvent naître. / Protein aggregation plays a key role in cell decline and leads to several human disease linked to ageing like Alzheimer or Parkinson disease and prion disease. In Escherichia coli bacteria, ac- cumulation of damaged proteins and their asymmetric segregation allowed to show ageing signs. This thesis is focused on the in vivo spatial dynamics of protein aggregates in E. coli. Protein aggregates can be classified as inclusion bodies and they are amorphous or amyloid with a high order level due to β sheets. Combining a double theoretical and experimental approach, based on modeling and time-lapse and microfluidic microscopy, we studied the mechanism governing the motion of protein aggregates and the long-term vertical transmission of prionoid aggregates for about 10 generations. Our results show clearly that Brownian diffusion governs the motion of protein aggregates and the diffusion coefficient depends on the molecule size. The amyloid proteinopathy study shows the existence of lineages propagating two kind of aggregates : globular or comet-like. Lineages maintaining globular aggregates present an increase of the aggregate size until inhibition of the growth rate while comet-like aggregates are mildly detrimental to growth. We observed also at low frequency in some lineages the presence of both aggregates and a switch between them. Glo- bular foci give born to comet-like aggregates.

L'agrégation protéique joue un rôle clé dans la dégénérescence cellulaire et est notamment reliée à de nombreuses maladies humaines en lien avec le vieillissement telles que les maladies d'Alzheimer et Parkinson ou encore la maladie du prion. Chez la bactérie Escherichia coli, l'accumulation de dommages sous forme d'agrégats protéiques et leur ségrégation asymétrique au pôle ont permis de démontrer des signes de vieillissement chez cette bactérie. Cette thèse s'est concentrée sur l'étude de la dynamique spatiale des agrégats protéiques in vivo chez la bactérie E. coli. Les agrégats protéiques peuvent être classifiés comme corps d'inclusion dont on dit souvent qu'ils sont amorphes ou comme amyloïdes dont le niveau de structuration est très élevée par la présence de nombreux feuillets β. Combinant une double approche théorique et expérimentale, basée sur la modélisation et la microscopie time-lapse et microfluidique, nous avons étudié le mécanisme gouvernant le mouvement des agrégats protéiques et la transmission verticale d'agrégats de type prionoide sur plusieurs dizaines de générations. Nos résultats indiquent clairement que les agrégats protéiques sont régis par un mouvement Brownien de diffusion avec un coefficient de diffusion dépendant de la taille de la molécule. L'étude de protéinopathie amyloïde a démontré l'existence de lignages propageant deux types d'agrégats : globulaire ou en forme de "comet-like". Les lignées présentant les agrégats sous forme globulaire indiquent une augmentation de la taille des agrégats jusqu'à inhibition de la division cellulaire tandis que la forme "comet-like" est moins préjudiciable à la croissance. Nous avons également observé à faible fréquence des lignées avec un changement de type d'agrégat. A partir d'un agrégat gobulaire, des agrégats "comet-like" peuvent naître.

L'ingénierie tissulaire intervient pour restaurer le tissu osseux. Parmi les traitements possibles, l'utilisation d'un bioréacteur à perfusion permet l'amplification in vitro de cellules souches ou osseuses prélevées chez le patient avant réimplantation. La contrainte de cisaillement générée par l'écoulement stimule mécaniquement les cellules et amplifie la production tissulaire. Cette technique souffre cependant de sa conception empirique et doit à présent être optimisée. L'objectif de cette thèse est l'étude et la modélisation de la croissance tissulaire et de la prolifération cellulaire à l'échelle du bioréacteur. En particulier, il s'agit de comprendre l'impact de l'écoulement sur la formation du tissu. Pour cela, une double approche de modélisation et d'expérimentation a été adoptée. Des expériences de culture cellulaire ont permis de mettre au jour la prolifération préférentielle des cellules près des parois du bioréacteur comme conséquence de l'hétérogénéité du support, et l'évolution de la morphologie du tissu. Un modèle prédisant le devenir des cellules ainsi que la croissance tissulaire à l'échelle du bioréacteur est proposé. L'aspect multi-échelles du problème est pris en considération et les procédures d'homogénéisation sont menées à bien grâce à la méthode de prise de moyenne volumique. / Bone tissue engineering aims at restoring bone tissues. Among the possible treatments, the use of a perfusion bioreactor allows the amplification in vitro of the patient bone or stem cells prior to implantation. The advantage of using such bioreactors is two-fold: in addition to greatly improving species transport, tissue production is enhanced. Although promising, this technique suffers from its empirical conception and now needs to be optimized. The purpose of this thesis is to study and model tissue growth and cell proliferation under a fluid flow of culture medium at the scale of the bioreactor. In particular, we wish to understand the impact of fluid flow on tissue formation. To this end, a double approach of experimentation and modeling has been adopted. Cell culture experiments in a perfusion bioreactor highlighted the preferential cell proliferation in the parietal region as a consequence of the heterogeneity of the scaffold, and the evolution of the tissue morphology. A model for predicting the cell's fate along with tissue growth at the scale of the bioreactor is proposed. The hierarchy of the system is considered and the upscaling procedures are carried out with the Volume Averaging Method.

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est aujourd’hui une préoccupation majeure en hépatologie. Chez les patients atteints de cirrhose, le CHC est une complication néfaste associée à un risque de morbidité et de mortalité. La surveillance inadéquate des patients, entraînant des diagnostics à un stade élevé, combinée à des options thérapeutiques précaires pour le CHC avancé, ainsi qu'à la décompensation de la fonction hépatique, contribuent à ce qu'il soit l'un des cancers les plus mortels. D’ailleurs, les approches cliniques limitées du CHC sont le résultat de connaissances insuffisantes de sa pathogenèse et de sa pathobiologie. Récemment, un effort mondial a été déployé dans la recherche en oncologie pour définir les caractéristiques des cancers dans le but d'élaborer des biomarqueurs robustes et des nouvelles thérapies anticancéreuses. Cependant, l’application de telles caractéristiques dans le CHC reste rudimentaire et doit être instaurée si l’on espère améliorer sa prise en charge clinique. La reprogrammation métabolique est l’une de ces caractéristiques permettant la plasticité phénotypique et la croissance tumorale. Comme le CHC apparaît dans le foie, un organe métaboliquement dynamique, la reprogrammation métabolique est vouée à contribuer à l’initiation et à la progression du cancer. Par sa versatilité métabolique, la glutamine, l’acide aminé le plus abondant dans l’organisme, se classe parmi les nutriments éminents des cancers. Ce projet visait à identifier la pertinence de la reprogrammation métabolique dans le CHC, et plus concrètement, l'implication de la glutamine dans le phénotype du CHC. Nous avons d'abord effectué une analyse métabolomique comparative des tissus du CHC et des tissus hépatiques non-tumoraux adjacents, laquelle a révélé que le paysage métabolique du CHC est entièrement distinct de celui du foie non-tumoral. Les métabolites en aval du métabolisme de la glutamine étaient modifiés dans les tumeurs CHC, dont le glutathion et les intermédiaires du cycle de Krebs, suggérant que la reprogrammation métabolique du CHC implique plusieurs voies cellulaires centrales. Sous l’optique de l’addiction à la glutamine exogène que les cellules cancéreuses peuvent manifester, nous avons étudié les transporteurs membranaires de la glutamine. Cette étude a révélé que les cellules de CHC se caractérisent par une consommation accélérée de glutamine exogène par rapport aux hépatocytes normaux, pouvant s'expliquer par la surexpression de transporteurs tels que SLC1A5, SLC38A1 et SLC38A2. Ces résultats nous ont amenés à mieux comprendre le métabolisme de la glutamine dans les cellules de CHC par rapport aux hépatocytes non-cancéreux, en lien avec les glutaminases (GLS) et la glutamine synthétase (GS). Les tumeurs de CHC manifestaient une remaniement de l’expression de la GLS hépatique à la GLS rénale, ainsi qu’une surexpression de la GS, montrant une importante capacité discriminatoire pour les tumeurs de CHC par rapport à la cirrhose et au foie sain. Cette altération caractéristique des GLS avait également une valeur pronostique significative associée au risque de décès, de récidive et de progression du CHC. Tout compte fait, nous avons identifié la glutamine au premier plan de la reprogrammation métabolique ayant lieu dans le CHC, suggérant son potentiel pour affiner la prise en charge clinique de cette tumeur maligne imprévisible. / Hepatocellular carcinoma (HCC) has become a major cause for concern in the field of hepatology. In patients living with cirrhosis, resulting from chronic liver disease, HCC is a nefarious complication associated with risk of morbidity and mortality. The limited clinical approaches to HCC surveillance, diagnosis, and treatment are the result of insufficient knowledge regarding its pathogenesis and pathobiology. In recent years, there has been a global effort in cancer research to define characteristics, or hallmarks, of cancers in the aim of identifying robust disease biomarkers and elaborating novel, highly specific anti-neoplastic therapies. However, application of such characteristics in HCC remains rudimentary, and must be urgently engaged should we hope to improve its clinical management. Among these characteristics has emerged metabolic reprogramming, a phenomenon occurring in cancer cells allowing them to optimize their metabolism for sustained survival and growth. Given that HCC arises within the liver, a highly metabolically active and dynamic organ, metabolic reprogramming is bound to contribute to cancer initiation and progression, which may implicate a wide variety of intracellular pathways. Through its versatile role within cell metabolism, glutamine, the most abundant amino acid in the body, is among the distinguished nutrients for cancers. Hence, this project aimed to identify the pertinence of metabolic reprogramming in HCC, and more concretely, the implication of the glutamine-related metabolic network in the phenotype of HCC. We first performed a comparative metabolomics analysis of HCC tissues and adjacent non-tumoural liver tissues, which revealed that the metabolic landscape of HCC tissues is entirely distinct from that of non-tumoural liver. Metabolites downstream of glutamine metabolism were altered in HCC tumours, including glutathione, amino acids, Krebs cycle intermediates, and energy metabolites, further suggesting that metabolic reprogramming in HCC involves an array of central cellular pathways. In the perspective of the addiction to exogenous glutamine by cancer cells, we studied the expression profiles of membrane transporters supporting the influx of glutamine into HCC compared to normal liver. This study revealed that HCC cells are characterized by accelerated consumption of exogenous glutamine compared to normal hepatocytes, which could be explained by the overexpression of high-affinity transporters such as SLC1A5, SLC38A1, and SLC38A2. These findings prompted us to further understand what occurs to glutamine once it has entered HCC cells compared to non-cancerous hepatocytes, namely with regards to the activities of glutaminolysis, ensured by glutaminase (GLS), and glutaminogenesis, ensured by glutamine synthetase (GS). Interestingly, HCC tumours showed a specific reprogramming of GLS expression from the liver isoform to the kidney isoform, as well as a global overexpression of GS, phenomena showing high discriminative ability for HCC tumours compared to cirrhosis and healthy liver. This characterized switch of GLS from the liver to the kidney isoform also had significant prognostic value as it associated with risk of death, relapse, and progression. Altogether, we have shown that the non-essential amino acid glutamine is at the forefront of metabolic reprogramming occurring specifically in HCC, suggesting it may become a useful characteristic for the refinement of the clinical management of this unpredictable malignancy.

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L’axe adénosinergique est au cœur de divers processus pathophysiologiques. L’enzyme CD73 joue un rôle pivot dans la génération de l’adénosine en catalysant la déphosphorylation de l’adénosine monophosphate. L’adénosine contribue à un éventail large de processus biologiques et pathologiques, principalement via l’activation de récepteurs transmembranaires. L’adénosine est principalement reconnue pour son activité régulatrice des cellules immunitaires et CD73 pour son rôle dans l’accumulation de l’adénosine dans le microenvironnement tumoral. En effet, en altérant la réponse immunitaire anti-tumorale via l’inhibition des fonctions effectrices de divers types de cellules immunes, CD73 et l’adénosine sont fréquemment associés à la progression tumorale et s’inscrivent comme cibles thérapeutiques intéressantes. Les rôles de CD73 et l’adénosine dans d’autres processus immunitaires physiologiques ne sont pas tous aussi bien compris, notamment concernant les processus d’immunisations. En utilisant un modèle murin d’immunisation contre le pneumocoque, cette thèse démontre un rôle positif, mais non essentiel, de CD73 et de l’adénosine dans la commutation isotypique des lymphocytes B et la génération d’une immunité protectrice contre l’infection au S. pneumoniae. Cette découverte est pertinente au développement de stratégies thérapeutiques afin d’augmenter l’efficacité d’immunisation dépendante des cellules B, plus particulièrement chez les populations à risque en bas âge. Ensuite, alors que la modulation de l’axe adénosinergique, notamment via l’inhibition de CD73, est une avenue thérapeutique étudiée dans divers contextes de tumeurs solides, ce potentiel thérapeutique demeure largement inexploré dans des modèles de néoplasmes sanguins. En utilisant un modèle de souris transgénique de leucémie spontanée, cette thèse démontre un rôle pro-tumorigénique, avec un biais sexuel, de CD73 dans la leucémie lymphoïde chronique des lymphocytes B (LLC), via l’altération de l’immunité anti-tumorale. Enfin, alors que les rôles immunosuppressifs de CD73 et l’adénosine sont bien décrits, leurs activités pro-tumorigéniques qui s’étendent au-delà de l’immunité anti-tumorale sont peu connues. En accord avec la littérature, cette thèse explore plusieurs hypothèses selon lesquelles CD73 module l’activité métabolique mitochondriale des cellules cancéreuses. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent un rôle pro-tumorigénique à l’enzyme CD73, indépendant de la signalisation adénosinergique et de l’inhibition de l’immunité anti-tumorale, qui favorise la flexibilité métabolique et plus particulièrement la respiration mitochondriale des cellules cancéreuses, via la voie de récupération de la biosynthèse du nicotinamide (NAD+). En résumé, cette thèse apporte plusieurs précisions quant aux rôles biologiques de l’enzyme CD73 qui sont pertinents à l’immunisation dépendante des lymphocytes B, à la pathogénèse de la LLC ainsi qu’à la régulation de l’activité métabolique des cellules cancéreuses. Cette thèse offre de nouvelles pistes de réflexion quant au potentiel thérapeutique que renferme l’axe adénosinergique et plus particulièrement CD73, en approfondissant nos connaissances quant à l’éventail de ses fonctions. / The adenosinergic axis is central to a plethora of pathophysiological processes. The enzyme CD73 is key to the generation of adenosine by catalyzing the dephosphorylation of adenosine monophosphate. Adenosine’s contribution to biological and pathological processes is mainly carried through the activation of transmembrane receptors. Adenosine is mostly appreciated for its regulatory activity on a variety of immunes cells whereas CD73 is often referred to the enzyme responsible for adenosine accumulation within tumor microenvironment. Thus, by hindering antitumoral immune responses, CD73 and adenosine are frequently associated with cancer progression and targeting these offers great therapeutic potential in clinic. CD73 and adenosine’s role in other immune physiological processes are not fully understood, notably regarding immunization processes. Using a murine model of pneumococcal immunization, this thesis herein demonstrates a positive, but non-essential, role for CD73 and adenosine in B cells’ isotype class switching required to protective immunity against S. pneumoniae. This finding is particularly relevant to the development of novel strategies aimed at enhancing B cell-dependent immunization in high-risk populations such as young infants. While targeting the adenosinergic axis, particularly CD73, was extensively proven efficient in restoring antitumor immunity in many solid tumor contexts, its therapeutic potential in blood neoplastic malignancies remain largely unexplored. Using a transgenic mouse model of spontaneous leukemia, this thesis identifies a sex-oriented pro-tumorigenic role for CD73 in favoring B cells chronic lymphocytic leukemia (CLL) progression, through the inhibition of antitumor immunity. Finally, while immunosuppression by CD73 and adenosine is well described in cancer, other immune-independent pro-tumorigenic roles of CD73 are poorly understood. In accordance with literature, this thesis explores various hypotheses by which CD73 regulates cancer cells’ mitochondrial metabolic activity. Results presented herein suggest an immune- and adenosine signaling-independent pro-tumorigenic function for CD73 in favoring cancer cells’ metabolic flexibility and more particularly mitochondrial respiration through the nicotinamide (NAD+) salvage biosynthesis pathway. In sum, this thesis brings many insights into CD73’s biological functions relevant to B cells-dependent immunization, in CLL pathogenesis and in cancer cells’ metabolic activity. By expanding our knowledge of the extend of CD73’s biological functions, this thesis further discusses novel potential therapeutic opportunities.