La migration cellulaire est un phénomène essentiel au développement, à l'immunité et à la cicatrisation. Pourtant, l'activation des programmes de migration en dehors des situations physiologiques peut avoir des effets néfastes. Par exemple, la migration cellulaire permet aux cellules d'une tumeur primaire d'envahir de nouveaux territoires et d'installer des tumeurs secondaires ou métastases. Lorsqu'une migration cellulaire est initiée à partir d'un tissu épithélial, ces cellules doivent acquérir des caractéristiques mésenchymateuses. Pour cela, elles diminuent leur adhérences cellule-cellule, perdent leur polarité apico-basale, réorganisent leur cytosquelette, changent d'adhérence à la matrice et modifient la composition et l'organisation de la matrice. C'est ce qu'on appelle la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). La famille des Métalloprotéinases Matricielle (MMP) est connue pour participer au remodelage de la matrice. Les MMPs sont au nombre de 25 et sont sécrétées ou membranaires. L'une de ces MMP membranaires est MMP14 ou MT1-MMP. Elle participe à la migration physiologique et pathologique via la dégradation de composants de la matrice. Elle dégrade également des protéines non matricielles sécrétées ou membranaires. De plus, MMP14 agit indépendamment de son activité catalytique en régulant par exemple l'activation de petites GTPases, de voies de signalisation et en contrôlant l'expression de gênes. Cependant, beaucoup d'études sur MMP14 ont été faites in vitro et ex vivo et il n'est pas clair si toutes les fonctions de MMP14 sont retrouvées in vivo. Plus spécifiquement les fonctions possibles de MMP14 dans la TEM et la migration in vivo sont encore mal définies. Nous proposons d'utiliser les crêtes neurales (CN) de l'embryon de poulet comme modèle pour étudier MMP14 au cours de la TEM et de la migration in vivo. Les CN sont des cellules embryonnaires retrouvées dans la partie dorsale du tube neural. Les CN réalisent une TEM pour quitter le tube neural avant de parcourir de longues distances et donner de nombreux types cellulaires. Les CN se séparent en deux populations, les CN céphaliques retrouvées dans la tête et les CN troncales dans le reste de l'embryon. Ces deux populations de CN réalisent des TEM différentes, avec une TEM rapide et massive pour les CN céphaliques et plus lente et en continue pour les CN troncales. Même si ces TEM sont différentes, elles présentent une diminution des jonctions cellulaires, une perte de la polarité apico-basale, un changement d'adhérence à la matrice et une réorganisation de la matrice. Une particularité des CN troncales est la localisation du noyau en position basale de l'épithélium juste avant la sortie du tube neural. Plusieurs substrats de MMP14 sont retrouvés dans la TEM et la migration des CN et une étude a montré par PCR la présence de l'ARNm de MMP14 dans les CN céphaliques de poulet. L'objectif de la thèse est d'explorer la fonction de MMP14 au cours de la TEM et de la migration des CN. Nous avons montré que MMP14 est exprimée dans les deux populations de CN au cours de la TEM et de la migration. / Cell migration is an essential event during embryonic development, immunity and wound healing. Furthermore, the activation of migration program in non-physiologic conditions can have side effects. For example, cell migration promotes invasion of primary tumor cells in new territories and the formation of secondary tumors or metastasis. When an epithelial tissue initiates migration, epithelial cells need to gain mesenchymal attributes. To this end, they decrease their cell-cell adhesions, loss their apico-basal polarity, reorder their cytoskeleton, change their matrix adhesions and modify the matrix composition and organization. This event is named epithelial-mesenchymal transition (EMT). The family of Matrix Metalloproteinase (MMP) is known to reshape the matrix. MMP family is composed of 25 members which are secreted or linked to the membrane. One of the membrane-bound MMP is MMP14 or MT1-MMP. MMP14 is known to promote physiological and pathologic cell migration by inducing degradation of numerous matrix components. MMP14 cleaves also non-matrix proteins which are secreted or membrane-bound. Moreover, MMP14 can act independently of its catalytic activity for example in the regulation of small GTPases, signaling pathway and in gene expression control. However, the vast majority of MMP14 related studies were conducted in vitro or ex vivo and it is not clear whether some of its functions occur in vivo. More specifically, MMP14's putative functions in EMT and migration are still ill-defined. We propose to use the Neural Crest (NC) of chick embryo as model to study MMP14 during in vivo EMT and migration. NC is an embryonic cell population located in the dorsal part of the neural tube. NC cells realize an EMT to leave the neural tube before performing a long-distance migration and producing a myriad of cell types as neurons, bones and cartilages of the face and pigment cells. NC cells are divided in two populations, the cephalic NC in embryo's head and the trunk NC in the posterior part. The cephalic NC perform a fast and massive EMT while the trunk NC's EMT is slower and continuous. Although the EMT are different, they conserve common characteristics with a decrease of cell junctions, a loss of the apico-basal polarity, a change of matrix adherence and a rearrangement of the matrix. One particularity of trunk NC is the epithelium basal position of the nucleus just prior their exit from the neural tube. Many MMP14's substrates are found during NC EMT and migration and a study suggested by PCR that chick cephalic NC express MMP14 mRNA. The goal of this thesis is to explore the function of MMP14 during chick NC EMT and migration. Our results show that MMP14 is expressed by the two populations of NC during EMT and migration. Moreover, MMP14 cell localization changes from apical to basal during EMT. Loss of function experiments show that MMP14 is needed for NC EMT. Our rescues with various MMP14 versions indicate that: 1/ the cytoplasmic domain is not essential, 2/ the extracellular domain is needed and 3/ the catalytic activity is not required for EMT. MMP14 is involved in the control of cell junctions by a switch between cadherin-6B and cadherin-7 but not in the remodeling of the matrix during NC EMT. We have also showed that MMP14 is necessary for the change of cell polarity during EMT. Furthermore, we have showed that MMP14 is needed for the formation of matrix adherence. In conclusion, our study shows that MMP14 is involved in NC EMT and migration and that NC are a good model to investigate MMP14 function in vivo.

Le mélanome uvéal constitue le cancer intraoculaire le plus fréquent chez l’adulte. Il s’agit d’un cancer très agressif puisque plus de 50% des patients développent des métastases principalement localisées au niveau du foie. Dans le but d’identifier des gènes pronostiques de développement métastatique, nous avons comparé le transcriptome de 28 tumeurs de mélanome uvéal issues de patients ayant développé des métastases dans les trois années qui ont suivi l’énucléation et 29 tumeurs issues de patients n’ayant pas développé de métastases ou ayant développé des métastases après 36 mois. Le gène PTP4A3/PRL-3 (protein tyrosine phosphatase type IV member 3/Protein of Regenerating Liver-3) a été identifié comme prédictif de l’apparition de métastases. Il code une phosphatase et sa surexpression dans des cellules de mélanome uvéal augmente leur migration in vitro et leur invasivité in vivo. Les évènements protéolytiques à la surface des cellules sont essentiels pour la migration et l’invasivité durant plusieurs processus physiologiques ou pathologiques tels que le développement de métastases. Ces évènements sont assurés par les métalloprotéases (MMPs) qui sont responsables de la dégradation et du remodelage de la matrice extracellulaire.Dans la première partie de cette thèse, nous avons observé que la métalloprotéase transmembranaire MT1-MMP est enrichie à la surface des cellules de mélanome uvéal OCM-1, des cellules MP41 issues de xénogreffes de tumeurs de mélanome uvéal humaines ou dans des tumeurs primaires de mélanome uvéal, surexprimant PTP4A3. Nous avons aussi observé que cette accumulation de MT1-MMP à la surface des cellules de mélanome uvéal est accompagnée d’une accumulation de la sécrétion de MMP2 dans le milieu extracellulaire des cellules exprimant PTP4A3. De plus, nous avons montré que PTP4A3 et MT1-MMP s’associent physiquement et que le trafic vésiculaire de MT1-MMP est accéléré dans les cellules exprimant PTP4A3 mais pas dans celles exprimant le mutant catalytique inactif PTP4A3(C104S). Enfin, nous avons démontré que l’inhibition de l’expression de MT1-MMP dans les cellules exprimant PTP4A3 diminue leur migration in vitro et leur invasivité in vivo. Pour conclure, nos résultats indiquent que PTP4A3 agit en amont de MT1-MMP à travers une accélération de son trafic vésiculaire et son accumulation à la surface des cellules afin de promouvoir la migration et l’invasivité cellulaires.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle de PTP4A3 pendant le développement embryonnaire. Les mélanocytes, incluant ceux de l’uvée, dérivent de la crête neurale pendant le développement embryonnaire. Nous avons alors supposé que la fonction de PTP4A3 pendant la progression métastatique pourrait refléter un rôle de la phosphatase dans la migration des cellules de crête neurale pendant le développement embryonnaire. Dans cette partie de la thèse, nous avons montré que PTP4A3 joue un rôle important dans la migration des cellules de crête neurale céphalique pendant le développement de l’embryon de Xenopus laevis. La perte de fonction de PTP4A3 provoque une réduction du territoire de la crête neurale, alors que le gain de fonction de cette phosphatase élargit les faisceaux de migration des cellules de crête neurale céphalique. De plus, des expériences d’isogreffes montrent que les explants de crête neurale dépourvus de l’expression de PTP4A3, sont incapables de migrer dans les embryons greffés. Plus encore, l’inhibition pharmacologique de PTP4A3 dans des cellules de crête neurale en culture diminue de façon significative leur vitesse de migration in vitro. Les résultats de cette étude démontrent que PTP4A3 est requise pour la migration des cellules de crête neurale céphalique in vivo pendant le développement embryonnaire de Xenopus laevis. Donc, les effets pro-migratoire et -invasif reliés à l’expression de la protéine PTP4A3 peuvent refléter son rôle durant la migration des cellules de crête neurale. / Uveal melanoma (UM) is the most common intraocular malignancy in adults and is an aggressive tumor since about 50% of patients will develop metastases mostly in the liver. In order to identify metastasis prognostic genes, we compared 28 uveal melanoma tumors from patients who developed metastases within three years after enucleation to 29 tumors from patients who did not develop metastases or who developed metastases after 36 months. The PTP4A3/PRL-3 gene (protein tyrosine phosphatase type IV member of Regenerating Liver 3/Protein-3) was identified as a strong predictor of metastasis occurence. PTP4A3 encodes a dual specificity phosphatase and its expression in UM cells increases their in vitro migration and in vivo invasiveness. Proteolytic events at the cell surface are essential for cell migration and invasiveness during many physiological and pathological processes such as tumor metastasis. MMPs are responsible for the degradation and turnover of the extracellular matrix (ECM). In the first part of this thesis, We found that the membrane anchored MT1-MMP is enriched at the cell surface of OCM-1, xenograft MP41 or primary human uveal melanoma tumors expressing PTP4A3. We also found that membrane accumulation of MT1-MMP in presence of PTP4A3 in OCM-1 cells is accompanied by enhanced secretion of MMP2 in the extracellular medium. Moreover, we demonstrated that PTP4A3 and MT1-MMP physically associate and that the vesicular trafficking of MT1-MMP is accelerated in presence of active PTP4A3 but not in presence of the mutant PTP4A3(C104S). Furthermore, we found that inhibition of MT1-MMP expression in PTP4A3 expressing uveal melanoma cells impairs their migration in vitro and invasiveness in vivo. Collectively, our results indicate that PTP4A3 acts upstream of MT1-MMP through acceleration of its vesicular trafficking and accumulation at the cell surface to enhance cell migration and invasiveness of uveal melanoma cells. In the second part of this thesis, we investigated the role of PTP4A3 during embryonic development. Melanocytes, including uveal melanocytes, are derived from the neural crest during embryonic development. We therefore suggested that PTP4A3 function in uveal melanoma metastasis may be related to an embryonic role during neural crest cell migration. We show that PTP4A3 plays a role in cephalic neural crest development in Xenopus laevis. PTP4A3 loss of function resulted in a reduction of neural crest territory, whilst gain of function experiments increased neural crest territory. Isochronic graft experiments demonstrated that PTP4A3-depleted neural crest explants are unable to migrate in host embryos. Pharmacological inhibition of PTP4A3 on dissected neural crest cells significantly reduced their migration velocity in vitro. Our results demonstrate that PTP4A3 is required for cephalic neural crest migration in vivo during embryonic development.Therefore, the pro-invasive and migratory effects related to the expression of PTP4A3 protein may reflect its role during neural crest migration. Thus, understanding the mechanism of action of PTP4A3 during NC migration may provide insight into PTP4A3 related migratory and invasive phenotypes in human uveal melanoma pathology.

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L’athérosclérose est une pathologie cardiovasculaire chronique impliquant de nombreux acteurs. Les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) jouent un important rôle dans la pathogénicité. Lors de la formation des plaques athérosclérotiques, ces cellules entraînent l’augmentation de la taille de l’athérome, accentuent la formation du chapeau fibreux et à long terme, contribuent à l’instabilité de la plaque. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’impact d’ARF6 sur les cellules du muscle lisse vasculaire et ses implications pathologiques dans l’athérosclérose. Les ARF sont des GTPases agissant comme interrupteurs moléculaires dans divers processus physiologiques tels que le trafic vésiculaire intracellulaire et le remodelage des lipides membranaires. ARF6 est importante pour la prolifération et la migration cellulaire des CMLV, deux phénomènes importants dans le développement de l’athérosclérose. Nous émettons donc l’hypothèse que la GTPase ARF6 est impliquée dans la progression de l’athérosclérose. En premier lieu, nous avons étudié l’effet de la GTPase dans le phénomène de l’invasion cellulaire. Dans l’athérosclérose, plusieurs facteurs environnementaux influencent l’invasion des CMLV. Nous avons voulu vérifier l’effet d’ARF6 sur l’invasion des CMLV médiée par le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-BB) et l’angiotensine II (Ang II). Dans un modèle humain, l’invasion était diminuée en l’absence d’ARF6. Nous avons démontré que ce mécanisme résultait d’un effet d’ARF6 sur l’activité de la métalloprotéinase matricielle MMP14. En second lieu, nous avons voulu évaluer l’effet d’ARF6 dans un modèle in vivo d’athérosclérose. En utilisant un modèle accéléré d’athérosclérose inductible, nous avons inhibé ARF6 dans les cellules du muscle lisse. Après dix semaines de diète riche en gras, nous avons observé une diminution de la taille des lésions athérosclérotiques dans les souris ARF6 KO, accompagnée d’une réduction de l’expression des facteurs pro-inflammatoires tels qu’IL-6. Dans un modèle in vitro, l’absence d’ARF6 réduisait l’absorption lipidique en agissant sur l’expression des transporteurs. De plus, ARF6 régulait des voies de signalisation impliquées dans l’inflammation. En somme, nous avons démontré l’importance d’ARF6 dans la modulation pathologique des CMLV dans l’athérosclérose. Ainsi, ARF6 contribue à la pathogénicité des CMLV en modulant leur invasion cellulaire tout en jouant un rôle pro-inflammatoire. / Atherosclerosis is a chronic cardiovascular disease characterized by an accumulation of lipids, followed by the infiltration of macrophages and vascular smooth muscle cells (VSMC). VSMC are responsible for the increase of lesion size, the formation of a fibrous cap, and eventually contributing to the plaque instability. In this study, we were interested in the role of ARF6 in the vascular smooth muscle cells and its pathological implications in atherosclerosis. ARF are a family of GTPases that act as molecular switches and are involved in diverse physiological mechanisms, such as vesicular traffic and membrane lipid transformation. In VSMC, ARF6 is important for cell proliferation and migration, two processes involved in atherosclerosis. We therefore hypothesize that the GTPase ARF6 is involved in the development of atherosclerosis through its impact on VSMC. First, we studied the role of ARF6 in the mechanism of cell invasion. In atherosclerosis, multiple environmental factors affect VSMC invasion. We verified the impact of ARF6 on platelet-derived growth factor (PDGF-BB) and angiotensin II (Ang II)-mediated invasion. Using a human model, we observed a reduction of invasion in the absence of ARF6. We have demonstrated that this mechanism is due to the effect of ARF6 on the activity of the matrix metalloproteinase MMP14. Second, we wanted to verify the role of ARF6 in atherosclerosis in an in vivo model. Using an accelerated inducible atherosclerosis model, we inhibited ARF6 in smooth muscle cells. After ten weeks of high-fat diet, we observed a reduction in the size of atherosclerotic lesions in ARF6 KO mice. This reduction was accompanied by a decrease in the expression of proinflammatory factors. In our in vitro model, ARF6 depletion reduced lipid uptake by downregulating the lipidic transporter expression. Also, ARF6 was responsible to activate inflammation signaling pathways. In summary, we have demonstrated the impact of ARF6 in the pathological modulation of VSMC in atherosclerosis. Indeed, ARF6 contributes to the pathogenicity of VSMC through its ability to modulate cell invasion and induce proinflammatory actions.