L’environnement, et en particulier ses propriétés mécaniques, joue un rôle important dans la régulation de la forme, de l’adhésion et de la motilité cellulaires, et plus généralement dans le destin cellulaire. Un grand nombre de travaux a porté sur l’étude de la transduction des signaux physiques, les voies de signalisation associées ainsi que sur la régulation, par des facteurs de transcription, de l’expression génique qui en découle. En revanche, très peu de travaux existent sur les effets des signaux mécaniques dans la régulation de protéines modifiant l’état de la chromatine, alors qu’elles ont montré leur importance dans le destin cellulaire. Lors de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux effets de l’environnement mécanique et géométrique sur la distribution d’une protéine pouvant modifier l’état chromatinien (la méthyltransférase SMYD3). Pour cela, nous avons utilisé des micro-patrons d’adhérence cellulaire de formes et d’aires différentes. Nous avons montré que l’aire d’étalement et la forme cellulaire impactent la distribution de SMYD3 au sein de la cellule. Ensuite, nous avons montré que la répartition de certaines marques de méthylation à l’échelle de la cellule est corrélée avec la répartition de la protéine SMYD3 avec une colocalisation dans certain cas. Enfin, nous nous sommes attachés à souligner le lien entre le changement des propriétés géométriques et l’apparition de la redistribution de SMYD3 et mis en évidence le lien entre l’état mécanique, le cytosquelette et la redistribution de SMYD3 / The environment, in particular its mechanical properties, plays an important role in regulating cell shape, cell adhesion and motility, and more generally in cell fate. Many studies have focused on the link between the transduction of physical cues and the regulation of gene expression by transcription factors. However, few studies have investigated the effects of mechanical cues on the regulation of proteins modifying chromatin states despite their importance in cell fate. In this thesis, we investigated the effects of mechanical and geometric environment on the distribution of a protein that can modify the chromatin state (the methyltransferase SMYD3). For this purpose, we used adhesive micropatterns with different shapes and areas. We found that spreading area and cell shape impact the distribution of SMYD3 in the cell. We show that the distribution of certain methylation marks within the cell correlates with SMYD3 distribution and colocalizes in some cases. Finally, we established a link between changes in geometric properties and SMYD3 redistribution and highlighted a link between the mechanical state of the cytoskeleton and the redistribution of SMYD3.

Le cancer est une maladie multifactorielle définie par un développement rapide de cellules anormales. Les cellules malignes acquièrent des avantages compétitifs qui permettent une croissance et prolifération anormales, grâce à un large spectre de changements génétiques et épigénétiques conduisant à des changements majeurs dans les profils de transcriptome et protéome et ainsi des modifications dans des voies de signalisation, le trafic intracellulaire et le métabolisme. Des nombreuses voies cellulaires ont été étudiées dans le contexte du cancer, y compris la signalisation, la migration, la perte de la polarité cellulaire apico-basale et l'adhésion cellulaire, cependant très peu est connu sur les altérations au niveau des organelles. Cette thèse a comme objectif d'identifier des altérations dans les compartiments intracellulaires et d'étudier leurs corrélations avec la progression du cancer. Dans la culture cellulaire classique, l'étude systématique de l'organisation du positionnement relatif des organelles est difficile en raison des fortes hétérogénéités morphologiques des cellules. Pour contourner ce problème, nous avons utilisé l’innovante technique des micro-patrons combinée à des cartes de densité des organelles. Après une analyse systématique de différentes lignées cellulaires représentant différents grades du cancer de la vessie, nous avons identifié des changements dans le positionnement de plusieurs organelles. Le changement de position le plus important a été observé pour les lysosomes, dont la distribution était plus périphérique dans les cellules représentant des grades plus avancées du cancer de la vessie. Ceci suggère que le positionnement des lysosomes pourrait être potentiellement important dans la progression du cancer. Par conséquent, nous avons cherché à caractériser l'impact de l’altération des lysosomes sur le comportement des cellules transformées. Nous avons constaté que les changements dans le positionnement des lysosomes jouent un rôle dans l'invasion des cellules cancéreuses de la vessie. En effet, le transport antérograde des lysosomes est en corrélation avec l’invasion 3D, contrairement au transport rétrograde qui corrèle avec une diminution de l’invasion cellulaire. Enfin, nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels les altérations du lysosome ont un impact sur l'invasion cellulaire. / Cancer is a multifactorial disease defined by a rapid development of abnormal cells. Malignant cells acquire competitive advantages for growth and proliferation through a big spectrum of genetic and epigenetic changes leading to major changes in the transcriptome and proteome profiles and thus to alterations in multiple signaling pathways, intracellular trafficking and metabolism. Although many cellular pathways have been studied in the context of cancer, including signaling, migration, loss of apical-basal cell-polarity and cell adhesion, little is known about cancer-related alterations on the sub-cellular, organelle level. This PhD thesis aimed to identify alterations in intracellular compartments and to study how these changes correlate with cancer progression. In classical culture, the systematic study on the organization and relative positioning of organelles is challenging because of the strong morphological cell-to-cell variations. To overcome this problem, we used innovative micro-patterning technique in combination with quantitative, probabilistic mapping of cell organelles. Using a systematic analysis of different cell lines representing different stages of bladder cancer, we identified several changes in the positioning of organelles. The most striking phenotype was revealed by lysosomes, whose distribution was more peripheral in cells representing higher grades of bladder cancer. This suggested that lysosome positioning could be potentially relevant in cancer progression. Therefore, we aimed to characterize the impact of lysosome alteration on cell behavior in transformed cells. We found that changes in lysosome positioning played a role on bladder cancer cell invasion. Indeed, anterograde transport of lysosomes correlate with 3D invasion behavior, contrary to retrograde transport that correlated with decreased cell invasion. Finally, we studied about the molecular mechanisms by which lysosome alterations impact cell invasion.