La Mort Cellulaire Programmée (MCP) est un processus essentiel pour plusieurs aspects de la vie des plantes, incluant le développement et les réponses aux stress. Des analyses génétiques ont permis d’identifier plusieurs acteurs clés de la MCP chez Arabidopsis thaliana,, dont l’enzyme MIPS1, qui catalyse une étape limitante de la biosynthèse du myo-inositol (MI), composé cellulaire majeur à l’origine de nombreux dérivés. Une des caractéristiques les plus importantes du mutant mips1, désactivé pour cette protéine, est l’apparition de lésions sur les feuilles de rosette, dépendante des conditions lumineuses et due à de la MCP impliquant la voie de l’acide salicylique. Ces données avaient permis de révéler un rôle du MI, ou de ses dérivés, dans le contrôle de la MCP. Mon travail de thèse a consisté à rechercher et à caractériser des suppresseurs du mutant mips1 par deux approches complémentaires : une approche gène candidat par comparaison de transcriptome et une stratégie de génétique directe suite au crible de mutations secondaires extra-géniques abolissant le phénotype de mort cellulaire de mips1. Les analyses effectuées sur différents suppresseurs ont mis en évidence l’implication de plusieurs facteurs dans la MCP, tels que le facteur de polyadénylation CPSF30, d’une héxokinase ou encore de la protéine PCB2 intervenant dans la biosynthèse de la chlorophylle. La caractérisation de ces suppresseurs a permis de démontrer l’importance de différentes voies comme la maturation des ARNm, le métabolisme carboné primaire ou l’activité chloroplastique dans le contrôle de la MCP dépendante de l’accumulation de MI. Ce travail apporte de nombreuses perspectives, visant à mieux appréhender les différentes voies de régulation de la MCP indispensables pour un développement correct et pour faire face à des stress biotiques et abiotiques chez les plantes. / Programmed cell death (PCD) is essential for several aspects of plant life, including development and stress responses. Mutational analyses have identified several key PCD components in Arabidopsis thaliana, as the enzyme MIPS1 catalysing the limiting step of myo-inositol (MI) synthesis, crucial cellular compound at the root of many derivatives. One of the most striking features of mips1, disrupted for this protein, is the light-dependent formation of lesions on leaves due to Salicylic Acid (SA)-dependent PCD, revealing roles for MI or inositol derivatives in the regulation of PCD. My thesis work was to find and characterize suppressor of mips1 mutant using two complementary approaches: a gene candidate approach by transcriptomic comparisons and a strategy of direct genetic by screening for extra genic secondary mutations that abolish mips1 cell death phenotype. Analysis of different suppressors revealed the involvement of several factors in MCP, such as the polyadenylation factor CPSF30, a hexokinase or the protein PCB2 operating in chlorophyll biosynthesis. Characterization of these suppressors allowed us to demonstrate crucial role of functions as mRNA maturation, primary carbohydrate metabolism or chloroplastic activity in the regulation of MCP depending on MI accumulation. This work brings many opportunities, to better understand the different regulatory pathways of PCD essential for proper development and to cope with biotic and abiotic stress in plants.

L’oxygène singulet ($^1O_2$) est la principale espèce réactive de l’oxygène produite dans le chloroplaste lors d'un stress photo-oxydant. L’$^1O_2$ est hautement cytotoxique s'attaquant aux protéines et lipides membranaires. L’$^1O_2$ est une molécule signal impliquée dans une signalisation rétrograde entre les chloroplastes et le noyau via des médiateurs, menant à la mort cellulaire programmée (MCP), ou à l’acclimatation. Nous avons caractérisé l’implication de la phytohormone salicylate, agissant en aval de la signalisation de la MCP dépendante d’OXI1 (OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE 1) et du jasmonate. Nous avons mis en évidence une voie de régulation négative faisant intervenir des protéines inhibitrices de la MCP : DAD1 et DAD2. La sur-expression de ces protéines permet à la plante d’éviter de la MCP en inhibant la signalisation contrôlée par OXI1. Dans le Réticulum Endoplasmique (RE) a lieu la conformation d’une grande partie des protéines. Une perturbation dans ce compartiment induit l’activation d’une réponse adaptative appelée l’UPR (Unfolded Protein Response). Nous avons monté que la production d’$^1O_2$ active l’UPR. L’acclimatation à la forte lumière (FL) fait intervenir la branche bZIP28/BiP3 de l’UPR. Un pré-traitement modéré d’un inducteur de stress RE (tunicamycine), induisant l'UPR, déclenche une réponse d’acclimatation à l’$^1O_2$ permettant l’évitement de la MCP lors de l’exposition à la FL. Nous avons réalisé un crible génétique pour rechercher des révertants du mutant \textit{ch1} (un surproducteur d’1$^1O_2$) où l’inhibition de la croissance par l’$^1O_2$ est partiellement levée. Les gènes candidats identifiés feront l’objet d’études complémentaires. / Singlet oxygen ($^1O_2$) is a major reactive oxygen species produced within the chloroplasts during high light (HL) stress. $^1O_2$ has a cytotoxic effect due to its high reactivity towards macromolecules including proteins and membrane lipids. $^1O_2$ also acts as a signal molecule that plays a role in chloroplast-to-nucleus retrograde signaling involving mediators and leading either to programmed cell death (PCD) or to stress acclimation.We have shown the involvement of the phytohormone salicylic acid in HL-induced cell death, acting downstream of the OXI1 kinase and jasmonate. We have also shown a negative regulation of this signaling pathway by PCD inhibitory proteins: DAD1 and DAD2 (DEFENDER AGAINST CELL DEATH 1 and 2). Overexpressing those proteins inhibits OXI1-mediated PCD. Protein folding of most secreted proteins takes place in the Endoplasmic Reticulum (ER). Perturbations in this compartment lead to the activation of an adaptive response called UPR (Unfolded Protein Response). When ER stress is too intense, NRPs-mediated ER stress-induced cell death is activated. We have shown that 1O2 production activates UPR. In particular, the bZIP28/BiP3 UPR branch is activated during acclimation to HL. The induction of UPR by a chemical inducer of ER stress (Tunicamycin) can induce acclimation to $^1O_2$ production and can avoid HL-induced PCD.We performed a genetic screen to search for revertants of the $^1O_2$ overproducing \textit{ch1} mutants in which growth inhibition by$^1O_2$2 is partially released. The candidate genes will have to be confirmed by further phenotypic studies.

La mort cellulaire programmée (PCD pour Programmed Cell Death) est un processus essentiel aux cellules. Le PCD a d’abord été caractérisé dans le développement cellulaire et peut être divisé en plusieurs groupes selon les caractéristiques observées. L’apoptose, un sous-groupe du PCD, est caractérisé par plusieurs distinctions morphologiques et signalétiques attribué tout d’abord aux organismes complexes pour son rôle dans le développement et dans le maintien de l’intégrité tissulaire. Depuis la dernière décennie, de nombreuses études font état de l’existence d’un programme apoptotique dans des organismes unicellulaires comme les levures. Ce programme apoptotique a surtout été étudié chez les levures Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe et partage certaines caractéristiques avec l’apoptose des mammifères. Par contre, l’apoptose associé aux levures est distinct à certains égards entre autre par l’absence de certains homologues présents chez les mammifères. L’intérêt au niveau de l’étude du phénomène apoptotique chez les levures est sans cesse grandissant par la facilité avec laquelle les levures peuvent être utilisées comme système modèle. L’apoptose peut être induit dans les cellules de différentes façons en réponse à des stimuli internes ou externes. L’accumulation de protéines mal repliées au niveau du réticulum endoplasmique (RE) causant un stress est un inducteur bien caractérisé de la voie apoptotique. La signalisation de l’apoptose dans un cas de stress au RE fait appel aux transducteurs des signaux de la voie du UPR ( Unfolded Protein Response). Récemment, il a été montré que la calnexine, une chaperone transmembranaire du RE connue et caractérisée surtout pour ses fonctions d’aide au repliement des protéines et au contrôle de qualité, joue un rôle dans la transduction du signal apoptotique en réponse au stress du RE chez mammifères. Le rôle de la calnexine dans ce cas consiste principalement en l’échafaudage pour le clivage par la caspase 8 de la protéine apoptotique Bap31. Nous avons tout d’abord démontré que le stress du RE et que la déficience en inositol, un précurseur essentiel de nombreuses molécules signalétiques, sont deux inducteurs de l’apoptose chez la levure S. pombe. Ces deux voies semblent induire l’apoptose par deux voies distinctes puisque seule la voie de la déficience en inositol induit l’apoptose de façon dépendante à la métacaspase Pca1p. La calnexine, essentielle à la viabilité chez la levure S. pombe, est impliquée dans ces deux phénomènes apoptotiques. L’apoptose induit par le stress du RE nécessite une version de la calnexine ancrée à la membrane du RE pour être optimal. De façon opposée, l’apoptose induit par une déficience en inositol nécessite la présence de la queue cytosolique ancrée à la membrane de la calnexine pour être retardé. Ces deux actions différentes imputables à une même protéine laisse croire à une double fonction pro et anti-apoptotique de celle-ci. Suite à la découverte de l’existence d’un clivage endogène de la calnexine en situation normale de croissance, un modèle a été élaboré expliquant les rôles distincts de la calnexine dans ces deux voies apoptotiques. Ce modèle fait état d’un rôle associé au clivage de la calnexine dans l’apoptose. / Programmed Cell Death (PCD) is an essential process to the cells. PCD was first characterized in cell development and can be separated in sub-groups depending of cell death characteristics observed. Apoptosis is one of the PCD sub-groups that was first associated to complex organisms for its roles in cell development and in maintenance of tissues integrity. The apoptotic pathway is characterized by specific morphological and signalization characteristics. In the last ten years, numerous studies demonstrated the existence of apoptosis in unicellular organisms such as yeast. This apoptotic program was extensively studied in the two yeast Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe and share characteristics with the mammalian one. However, yeast apoptosis is distinctive at many points as yeast do not encodes all the mammalian homologues of the apoptotic pathway. Although yeast and mammalian apoptosis seems to differs, the interest about yeast apoptosis is growing given that yeast is an excellent and easily tractable model system. External and internal stimuli can induce apoptosis by different ways. Accumulation of unfolded or incompletely folded proteins in the endoplasmic reticulum (ER) causing ER stress is a well-known inducer of the apoptotic pathway. Signalization of ER-stress induced apoptosis involves the same transducers than the UPR (Unfolded Protein Response) pathway. It was recently shown that calnexin, a transmembrane chaperone of the ER, is implicated in ER-stress apoptosis in mammalian cells. In this particular case, it was demonstrated that calnexin acts as a scaffold in the cleavage of the apoptotic protein Bap31 by caspase 8. We demonstrated that ER stress and inositol deficiency, a precursor of many important signalization molecules, are two situations leading to apoptosis in the yeast S. pombe. These two pathways leading to apoptosis seems to differ as only inositol deficiency is dependant of the yeast metacaspase Pca1p. We also demonstrated that S. pombe calnexin, essential for cell viability of this yeast, takes part in these two apoptotic process. ER stress induced apoptosis needs a calnexin anchors to the ER membrane to be efficient. However, apoptosis induced by inositol starvation needs the calnexin C-terminal tail with the transmembrane domain to be delayed. These two opposite actions from the same protein lead to the hypothesis that calnexin encodes both pro and anti-apoptotic functions. By the discovery that calnexin is cleaved under normal culture conditions, a model was elaborated explaining the distinctive roles of calnexin in these two apoptotic pathways. This model proposed a role of calnexin cleavage to apoptosis.

No description available.

Carcinomatose péritonéale est un terme utilisé pour désigner la dissémination métastatique généralisée du cancer dans la cavité péritonéale. Il se caractérise par l’accumulation de liquide appelé « ascite » et est considéré comme étant au stade terminal du cancer, car il est difficile à traiter. L'ascite accumulée dans la PC comprend des cellules tumorales, cytokines et cellules immunitaires. Les cellules cancéreuses expriment des protéines spécifiques qui les aident à supprimer les cellules immunitaires et à survivre, appelées points de contrôle immunitaires. Des points de contrôle immunitaires sont présents pour réguler le système immunitaire et sont cruciaux contre la tolérance de soi. PD-1 / PD-L1 et CTLA-4 sont des voies de contrôle immunitaire bien établies adaptées au cancer pour échapper à l'immunité. Récemment, HLA-G a été reconnu comme un point de contrôle et il a été constaté que la survie globale était diminuée dans plusieurs types de cancers solides.Au cours de ma thèse, nous avons évalué l'expression de HLA-G dans la carcinomatose ovarienne. Nous avons constaté que les cellules cancéreuses dans l'ascite de presque tous les patients atteints de carcinomatose ovarienne exprimaient HLA-G. De plus, des taux croissants de sHLA-G1 et de HLA-G5 ont été trouvés dans les ascites. Cette présence de sHLA-G s'est révélée être corrélée positivement avec les Tregs et en corrélation négative avec les cellules T cytotoxiques (CD8) et les cellules NK. De plus, nous avons constaté que les ascites peuvent induire l’expression de HLA-G dans des «Hospicells» via des cytokines inflammatoires. Parmi les cytokines inflammatoires, le TGF-β et IL-1β ont une importance capitale dans l’induction de HLA-G. En outre, nous avons constaté que IL-1β implique la voie NF-κB. Dans une cohorte distincte de carcinomatose péritonéale, composée de patients atteints de PC d'origine différente, nous avons constaté que le groupe de cellules cancéreuses dans l'ascite avait une expression génique hétérogène de PD-L1, CTLA-4 et HLA- G. En outre, nous avons constaté que tous les patients présentaient des taux solubles de HLA-G et PD-L1 dans leur ascite. Cependant, seulement 5 patients présentaient des taux de CTLA-4 solubles dans leur ascite. De plus, nous avons trouvé une très forte corrélation positive entre le niveau de gène de PD-L1 et de CTLA-4, alors qu'aucune corrélation n'a été trouvée pour HLA-G avec PD-11 et CTLA-4 suggérant que HLA-G agit indépendamment des deux points de contrôle immunitaires. En outre, nous avons évalué l'expression de ces points de contrôle immunitaires par des nodules de cancer présents sur la membrane péritonéale. Nous avons trouvé une faible expression de HLA-G et PD-L1, mais la moitié des échantillons étaient fortement positifs pour sHLA-G. Nous avons également constaté que le sHLA-G pouvait être absorbé par l'ascite par la couche mésothéliale. Cette sHLA-G absorbée peut fournir un environnement immunosuppresseur pour la fixation des grappes de cellules cancéreuses à la membrane péritonéale. In vitro, nous avons constaté que l'ascite peut exercer une action immunosuppressive et retarder la lyse des cellules cancéreuses par les cellules immunitaires.De plus, nous avons constaté que la différenciation des cellules cancéreuses se traduit par une augmentation des propriétés immunosuppressives par une expression accrue de HLA-G ou PD-L1. En outre, l'expression de HLA-G et PD-L1 dépend de la phase du cycle cellulaire. Les cellules cancéreuses, si elles sont bloquées dans les cellules mitotiques, expriment des niveaux élevés de HLA-G et de PD-L1, tandis qu'une expression plus faible a été observée en phase G1. Par conséquent, nous suggérons d’éviter l’utilisation d’inhibiteurs de la mitose car ils pourraient augmenter la suppression immunitaire du cancer. De plus, le Ki-67 étant directement lié à l'index mitotique, nous suggérons de développer une échelle de Ki-67 pour évaluer le profil d'immunosuppresseur des patients cancéreux. / Peritoneal carcinomatosis (PC) is a term used for widespread metastatic dissemination of cancer to the peritoneal cavity. It is characterized by the accumulation of fluid called “ascites” and is considered a terminal stage of cancer, as it is hard to treat. The overall survival rate for untreated patients is six-months. However, owing to modern techniques like HIPEC, the survival rate can be increased up to five years. The ascites accumulated in PC, consists of tumor cells, cytokines and immune cells. Cancer cells express specific proteins to suppress immune cells activity and their attack, known as immune checkpoints. PD-1/PD-L1 and CTLA-4 are well established immune checkpoint pathways adapted by cancer in evading immunity. Recently, HLA-G has been recognized as an immune checkpoint and has been found to decrease overall survival in several types of solid cancers. We evaluated the expression of HLA-G in ascites from ovarian carcinomatosis. We found that HLA-G is expressed by cancer cells in ascites from all of the patients(n=16) with ovarian carcinomatosis. Moreover, increased levels of sHLA-G1 and HLA-G5 were found in ascites. This presence of sHLA-G isoforms was found to be positively correlated with Tregs and negatively correlated with cytotoxic T-cells (CD8) and NK-cells suggesting the role of HLA-G in immune suppression. Further, we found that ascites can induce the expression of HLA-G in “Hospicells” via inflammatory cytokines. Among the inflammatory cytokines, TGF-β and IL-1β are of crucial importance in HLA-G induction with IL-1β being more potent compared to TGF-β. Further, we found that IL-1β induces HLA-G expression through NF-κB pathway.In a separate cohort of peritoneal carcinomatosis(n=27), consisting of patients with cancer from a different origin, we found that cancer cell cluster in ascites (n=23) had a heterogeneous gene expression of PD-L1, CTLA-4 and HLA-G. Further, we found that all of the patients presented soluble levels of HLA-G in their ascites. However, one patient was negative for soluble PD-L1 and only 5 patients presented soluble CTLA-4 levels in their ascites. This heterogeneity explains why some of the patients respond to immune therapy while others don’t. This also suggests the need for prescreening patients before immune therapy. Moreover, we found a very strong positive correlation (rs=0.793) between gene level of PD-L1 and CTLA-4, while no correlation was found for HLA-G with PD-L1 and CTLA-4 suggesting that HLA-G acts independently of both the immune checkpoints. Also, we evaluated the expression of these immune checkpoints by cells in peritoneal tissue (n=20). We found low expression of HLA-G and PD-L1, but the majority of the samples were found strongly positive for sHLA-G presence. This sHLA-G can provide an immune-suppressive environment for the attachment of the cancer cell clusters to the peritoneal membrane to form cancer nodule. Additionally, we developed an in-vitro cytotoxicity assay to show that the ascites can provide the immune-suppressive action by interfering with immune cell interaction and delaying the lysis of cancer cells by the immune cells.In parallel, we found that the differentiation of the cancer cells results in increased expression of immune checkpoints like HLA-G or PD-L1. This may render these cells more immune resistant and can protect against immune attack. However, in-vivo mice model is needed to study the oncogenic potential of these differentiated cells. Further, we report that the expression of HLA-G and PD-L1 is dependent on the cell cycle phase. The cancer cells, if blocked in mitotic phase express high levels of HLA-G and PD-L1, while lowest expression was observed in G1-phase. Therefore, we suggest avoiding the use of mitotic inhibitors as it may increase the immune suppression of cancer. Moreover, as Ki-67 is directly related to the mitotic index, we suggest developing a Ki-67 scale to evaluate the immune-suppressive profile of cancer patients.