La maladie osseuse est une complication sévère pour les patients atteints de mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF). Les fractures vertébrales et costales impactent les capacités pulmonaires et la clairance du mucus bronchique. La meilleure prise en charge des symptômes des patients CF a permis l’amélioration de leurs qualité et espérance de vie. Cependant malgré l’optimisation de facteurs impactant le métabolisme osseux aucune amélioration notable n’a été observée dans la fragilité osseuse. Plus de 80% des patients CF sont porteurs de la mutation F508del du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) sur au moins un allèle. L’implication directe de la mutation F508del dans la maladie osseuse a été montrée, bien que son rôle dans le dysfonctionnement du métabolisme osseux reste encore à élucider. Notre travail a permis de mettre en évidence que la mutation F508del portée par les ostéoblastes humains est responsable d’une dérégulation importante de la voie de signalisation RANK/RANKL/OPG aboutissant à un ratio RANKL/OPG élevé, potentiateur de l’ostéoclastogénèse et de la résorption osseuse. Nous avons également mis en évidence que le contexte inflammatoire chronique de la pathologie pourrait exacerber la perte osseuse, les cellules CF étant plus sensibles à ces stimulations. Par ailleurs, nous avons montré que l’utilisation de molécules pharmaceutiques comme des correcteurs et potentiateurs de CFTR, actuellement utilisés en essais cliniques, permettent une normalisation au moins partielle des dérégulations observées des ostéoblastes CF, et apparaissent comme des nouvelles stratégies thérapeutiques. / Bone disease is a serious complication for patients with Cystic Fibrosis (CF). Rib and vertebral fractures worsen lung function and mucus clearance. Better care of CF patient’s symptoms enable an improvement in life quality and expectancy. Despite optimization of factors impacting bone metabolism no improvement was observed in bone loss of patients with CF. More than 80% CF patients carried the F508del mutation on the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) gene on at least one allele. The role of the F508del mutation in the dysfunction of bone metabolism is yet unclear, but its involvement has been already shown in clinical studies and mouse models.Our work shown that F508del mutation on human osteoblasts causes a dysregulation in the RANK/RANK-L/OPG signalling leading to a high RANK-L to OPG ratio that may improve osteoclastogenesis, and thus the bone résorption. We also show that chronic inflammatory status of CF patients could exacerbate bone loss because of a high sensitivity of osteoblasts with the F508del-CFTR mutation. In addition, we demonstrate that the use of drugs as CFTR correctors and potentiators cause an improvement of the dysregulation observed and seems to be a promising therapeutic strategy.

Les mutations non-sens représentent environ 10% des mutations trouvées dans les maladiesgénétiques héréditaires. Les ARNm portant une mutation non-sens sont dégradés par un mécanismeappelé nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pour empêcher la synthèse de protéines tronquéesqui pourraient être toxiques ou non-fonctionnelles pour la cellule. Plusieurs stratégies ont étédéveloppées pour sauver une mutation non-sens. Dans notre laboratoire, nous étudions deux d'entreelles qui sont (i) l'inhibition du NMD et (ii) l'activation de la translecture du PTC qui est un mécanismeconduisant à l'incorporation d'un acide aminé à la position du PTC. Pour trouver de nouveauxmoyens thérapeutiques pour les maladies génétiques héréditaires, notre laboratoire a testédifférentes molécules par criblage, pour identifier celles qui ont la capacité d'inhiber le NMD. Chaquemolécule sélectionnée par le crible est étudiée afin de mesurer son efficacité d'inhibition du NMD etd'activation de la translecture. Nous avons ainsi montré que i'amlexanox non seulement inhibe NMDmais active également la translecture du PTC. Cependant, l'efficacité de I'amlexanox reste modeste.Nous avons donc recherché d'autres familles de molécules qui sont capables de sauver une mutationnon-sens et qui ont une efficacité de correction des mutations non sens meilleure ou démontrentune plus grande spécificité. Dans mon étude, j'ai trouvé deux familles de protéines particulières quesont les inducteurs d'apoptose et les inhibiteurs du cytosquelette. J'ai trouvé que les inducteursd'apoptose peuvent inhiber le NMD en activant les caspases qui clivent les facteurs du NMD (UPF1 etUPF2). J'ai aussi montré que les inhibiteurs du cytosquelette peuvent inhiber le NMD et que certainsd'entre eux peuvent activer la translecture de PTC en induisant les facteurs du NMD (UPF1 et / ouUPF3X) à se concentrer dans les P-bodies et/ou dans d'autres foyers cytoplasmiques. Les rendementsde ces molécules sur l'inhibition du NMD sont similaires ou meilleure que I'amlexanox. Les inducteursd'apoptose et les inhibiteurs du cytosquelette nous démontrent qu'il est possible de trouver desmolécules très différentes capables de corriger des mutations non sens avec une bonne efficacité. / Nonsense mutations represent approximately 10% of mutations found in the inherited geneticdiseases. mRNAs harboring a nonsense mutation are rapidly degraded by a quality-controlmechanism called nonsense-mediated mRNA decay (NMD) to prevent the synthesis of toxic or nonfunctionaltruncated proteins. Some stratégies have been developed to correct nonsense mutations.In our lab, we study 2 of them which are (i) the NMD inhibition and (ii) the PTC-readthroughactivation which is a mechanism leading to the incorporation of an amino-acid at the PTC position. Todesign new therapeutic tools for the inherited genetic diseases, our lab tested molecules byscreening to find ones with the capacity of NMD inhibition. For each molecules selected in thescreen, we measure the efficiency of NMD inhibition and PTC-readthrough activation of thesemolecules in cell lines harboring a nonsense mutation. We have shown that amlexanox not onlyinhibits NMD but also activâtes PTC readthrough. But the efficacy of amlexanox is still low. Wewanted to find other families of molecules capable of rescuing the expression of nonsense mutationcontainingmRNA with a higher efficacy or with some specificity. In my study, I found two spécialfamilies, one is the family of apoptosis inducers and the other is the family of cytoskeleton inhibitors.I found that apoptosis inducers can inhibit NMD by activating caspase pathway and cleave NMDfactors (UPF1 and UPF2). I also found that cytoskeleton inhibitors can inhibit NMD and some of themcan activate PTC-readthrough by inducing NMD factors (UPF1 or/and UPF3X) to concentrate in Pbodiesor in other cytoplasmic foci. The efficiencies of these molecules on NMD inhibition are similaror higher than amlexanox. Apoptosis inducers and cytoskeleton inhibitors demonstrated thatmolecules which can inhibit NMD or/and activate PTC-readthrough can be found and candemonstrate a higher correction of nonsense mutation efficiency than the existing molecules(ataluren or amlexanox for example).

La mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF) est caractérisée par des mutations dans le gène CFTR codant pour un canal chlorure situé à la membrane apicale des cellules épithéliales. La mutation principalement retrouvée chez les patients (CF) est la mutation F508del qui entraine une rétention du canal dans le RE des cellules, et son absence à la membrane apicale. Cette mutation va avoir de nombreuses conséquences sur la signalisation cellulaire. Outre la perte d’activité de canal chlorure du CFTR, de nombreux canaux ioniques sont dérégulés entrainant notamment des défauts dans la sécrétion d’ions et d’eau par les épithéliums. Une forte dérégulation de l’homéostasie calcique des cellules exprimant la mutation F508del a également été montrée, et pourrait participer de manière importante aux différentes atteintes cellulaires observées dans ces cellules. L’objectif de cette thèse a été d’une part de poursuivre la description de la dérégulation de l’homéostasie calcique observée dans la mucoviscidose et d’autre part de caractériser l’implication d’une protéine du RE sensible au Ca2+, la caluménine, dans ces dérégulations et dans la biosynthèse du CFTR. Nous avons retrouvé dans notre modèle cellulaire de cellules épithéliales bronchiques CF un certain nombre des dérégulations de l’homéostasie calcique décrites précédemment et mis en évidence de nouvelles dérégulations. Ainsi une modulation de l’activité des pompes SERCA et PMCA due à la dérégulation de l’interaction entre le CFTR muté et ces protéines a été identifiée pour la première fois. Nous avons de plus démontré que la caluménine joue un rôle important de chaperonne du CFTR et que la modulation de son expression régule la biosynthèse du CFTR. Nos travaux ont de plus établi l’implication de la caluménine dans la régulation de l’activité des pompes SERCA dans les cellules épithéliales bronchiques. / Cystic Fibrosis (CF) is characterized by mutations in the CFTR gene that encodes for an apical plasma membrane chloride channel in epithelial cells. The most common mutation found in CF is the F508del mutation, which lead to the synthesis of a wrongly conformed CFTR protein sequestered in the endoplasmic reticulum (ER) and absent of the plasma membrane. CFTR ER retention has important consequences on cell signaling. Besides its Cl- channel activity, CFTR regulates many ionic channels, and its mutations lead to defects in epithelial ionic and water secretion. Moreover an important deregulation of Ca2+ homeostasis is observed in CF cells that impacts a large range of cellular functions. The aim of this work was firstly to pursue the description of Ca2+ homeostasis defects in CF cells, and secondly to characterize the implication of calumenin, an ER Ca2+-sensitive protein, in these deregulations and in CFTR biosynthesis. We observed in our CF epithelial cell models some of the previously described deregulations in Ca2+ homeostasis, and highlighted new deregulations. Indeed, we showed for the first time perturbations of SERCA and PMCA pumps activities in CF cells. These deregulations are mediated by a modified interaction of these pumps with CFTR. Moreover, we demonstrated that calumenin acts as a CFTR chaperone, and modulating calumenin expression modifies CFTR biosynthesis. Finally, we also characterized calumenin implication in epithelial cell Ca2+ homeostasis.

Le gène CFTR, impliqué lorsqu'il est muté dans la mucoviscidose, est finement régulé au niveau tissulaire (principalement exprimé dans les organes cibles de la mucoviscidose) et au cours du développement. Par exemple, dans les tissus pulmonaires, l'expression du gène CFTR est plus forte chez le fœtus que chez l'adulte (75:1), où seulement deux copies en moyenne par cellule sont détectées.L'objectif de ce travail était de déterminer les mécanismes moléculaires responsables de cette régulation. Nous avons identifié de nombreux motifs cis-régulateurs au niveau de la région promotrice et de la région 3'UTR. Nous avons également caractérisé des facteurs de transcription, dont certains présentent une spécificité tissulaire et développementale. C'est notamment le cas des protéines de la famille FOX, des régulateurs clés dans le développement du système reproducteur et pulmonaire. Cette étude a également permis d'identifier le rôle de certains microARNs dans la déstabilisation des transcrits CFTR. Finalement, nous proposons un rôle combiné de ces différents acteurs dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du gène CFTR. L'identification des éléments répresseurs devrait fournir de nouvelles cibles thérapeutiques pour la mucoviscidose. / CFTR gene, involved in cystic fibrosis, displays a tightly regulated spatio-temporal pattern of expression (mainly expressed in taget tissues of cystic fibrosis). In lung, CFTR transcripts are abundant during fetal development compared to the adult stage (75:1), where only two copies per cell are detected. The aim of this work was to determine the molecular mechanisms involved in this regulation. We have identified several cis-regulatory motifs in the 5'UTR and the 3'UTR parts. We have characterized transcription factors with tissue- and temporal-specific activity. Members of FOX family are crucial regulators in reproductive duct and lung formation. We have also identified microRNAs in destabilizing CFTR transcripts. Finally, we propose a coupling role of trans-acting regulators in the transcriptional and post-transcriptional regulation of the CFTR gene. Characterizing the repressors would help to identify novel therapeutic tools in cystic fibrosis.

Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste induisant des infections chroniques chez les patients atteints de mucoviscidose. L'éradication de ces infections est presque impossible à l'âge adulte du fait de la formation de biofilms dans les poumons des patients. Les traitements antibiotiques actuels sont peu efficaces contre les biofilms car ce mode de vie assure d'une part la protection des bactéries contre les agents anti-microbiens par l'intermédiaire de la matrice extracellulaire, et favorise d'autre part l'émergence de mécanismes de résistance. Il est donc essentiel de trouver des alternatives thérapeutiques. La bactérie marine Pseudoalteromonas sp. 3J6 sécrète une molécule à activité anti-biofilm efficace contre la souche de laboratoire P. aeruginosa PA01 et les souches cliniques P. aeruginosa MUC-N1, MUC-N2 et MUC-P4. Ces souches ont été caractérisées aux niveaux de leur formation de biofilms in vitro et de leur virulence . Ceci a montré que ces souches sont très différentes les unes des autres et qu'une seule souche, telle que la souche de laboratoire PA01, ne peut pas être représentative des profils observés. Il est donc nécessaire de mener les études anti-biofilms sur plusieurs souches, telles que celles que nous avons sélectionnées. Le potentiel thérapeutique du surnageant de culture (SNa.Js} de Pseudoalteromonas sp. 3J6 et son extrait (Ea.Js} a été étudié en évaluant leur toxicité, la réponse inflammatoire, leur impact sur la production de facteurs de virulence et leur potentiel thérapeutique . SNa.Js et Ea.Js n'étaient pas toxiques vis-à-vis des modèles testés, n'induisaient pas de réponse inflammatoire dans les poumons de souris et n'augmentaient pas la production par P. aeruginosa des facteurs de virulence quantifiés. De plus, SNa.Js s'est avèré être aussi efficace que l'antibiotique ciprofloxacine pour traiter une infection à P. aeruginosa MUC-N2 in vivo sur modèle murin. Ces résultats sont encourageants quant à un potentiel thérapeutique de la molécule à activité anti-biofilm pour contribuer au traitement des infections à P. aeruginosa chez les patients atteints de mucoviscidose. / Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen leading to chronic infections in patients suffering of cystic fibrosis. Eradication of these infections is almost impossible in adults because of biofilm formation in patient's lungs. Current antibiotics treatments are not efficient enough against biofilms because this lifestyle first protects bacteria from antimicrobial agents via the biofilm extracellular matrix and secondly promotes the emergence of antibiotic resistance mechanisms. lt is therefore essential to find therapeutic alternatives . The marine bacterium Pseudoalteromonas sp. 3J6 secretes an anti-biofilm molecule active against the laboratory P. aeruginosa PA01 strain and the P. aeruginosa clinical strains MUC-N1, MUC-N2 and MUC­ P4. These strains were characterized at the levels of in vitro biofilm formation, and of their virulence. This part of the research work highlighted that these strains are different from one to another and that a single strain, such as the laboratory strain PA01, cannot be representative of the various patterns. Anti-biofilm studies have thus to be performed on several strains, such as the ones we selected. The therapeutic potential of the culture supernatant (SNa.Js} of Pseudoalteromonas sp. 3J6 and its extract Ea.Js was studied by evaluating their toxicity, inflammatory response, impact on virulence factors production, and therapeutic efficiency. SNa.Js and Ea.Js were not taxie against the tested models; did not induce inflammatory response in mice lungs, and did not enhance virulence factor production by clinical P. aerugonisa strains. Moreover, SNa.Js was as efficient as the ciprofloxacin antibiotic to treat an in vivo infection by P. aeruginosa MUC-N2 on mice. These results are encouraging as for a therapeutic potential of the anti-biofilm molecule to contribute at the treatment of P. aeruginosa infections of cystic fibrosis patients.

MUC5B, une des 5 mucines gélifiantes chez les mammifères, constitue la matrice de gels de mucus et est responsable des propriétés visco-élastiques de ces gels. Cette macromolécule est sécrétée par des cellules caliciformes dont la densité reflète l'homéostasie des épithéliums sécrétoires.L'objectif principal de ce travail de thèse était la création et la caractérisation d'une souris transgénique afin de suivre facilement la production in vivo de Muc5b. Le second objectif était de montrer, chez des souris mucoviscidosiques CftrΔF508, qu'une nutrition enrichie en acides gras polyinsaturés à longues chaînes (n-3) module la production de la mucine Muc5b, confirmant des résultats précédemment publiés sur la régulation transcriptionnelle du gène Muc5b chez des souris de type sauvage par ce régime alimentaire.Une souris transgénique Muc5b-GFP a été créée par insertion d'une séquence codant la GFP (pour « Green Fluorescent Protein ») à la place du codon Stop de Muc5b. Le profil d'expression de Muc5b a été déterminé ex vivo sur tissus et chez la souris anesthésiée. Muc5b est produit dans l'oreille moyenne, l’œil, la cavité nasale, la trachée, la vésicule biliaire, le cervix, ainsi que dans le poumon embryonnaire à E12,5. Nous apportons la preuve de concept que Muc5b-GFP est un biomarqueur de la densité des cellules à mucus dans un modèle de syndrome de l’œil sec où nous mesurons, chez la souris anesthésiée, une diminution de la densité en cellules caliciformes qui est restaurée par application topique d'interleukine 13. La souris Muc5b-GFP est donc un modèle pré-clinique pour suivre la production de la mucine et la densité de cellules caliciformes. Dans le modèle murin CftrΔF508, nous montrons qu'une supplémentation à long terme en acides gras polyinsaturés à longues chaînes (n-3) n'influence pas le taux d'expression de Muc5b suite à une inflammation pulmonaire aiguë, mais améliore l'histologie pulmonaire et module la réponse inflammatoire. / MUC5B, one of the 5 gel-forming mucins in mammals, is part of the mucus gels and responsible of the visco-elastic properties of these gels. The density of goblet cells, which secrete this macromolecule, reflects the homeostasis of secretory epitheliums.The main goal of this thesis was the creation and characterization of a transgenic mouse to easily follow in vivo the production of Muc5b. The second goal was to show that, as previously reported by the laboratory in wild-type mice, a (n-3) long chain polyunsaturated fatty acid enriched diet modulates the production of Muc5b in the cystic fibrosis mouse model CftrΔF508.A Muc5b-GFP transgenic mouse was created by replacing the Stop codon of Muc5b with a GFP (Green Fluorescent Protein) coding sequence. Muc5b expression pattern was studied ex vivo in tissues and in anaesthetized mouse. Muc5b is produced in middle ear, eye, nasal cavity, trachea, gallbladder, cervix, and in embryonic lung at E12.5. As a proof-of-concept, we show that Muc5b-GFP is a biomarker of goblet cell density in a dry eye model. In anaesthetized mice, we measured a decreased goblet cell density after dry eye induction, which was restored by interleukin 13 topical application. Muc5b-GFP mouse is a preclinical model to follow the mucin production and goblet cell density. In the cystic fibrosis mouse model CftrΔF508, we show that a long term (n-3) long chain polyunsaturated fatty acid supplementation has no effect after an acute pulmonary inflammation on the Muc5b expression level, but induces an improvement of lung histology and a modulation of the inflammatory response.

La mucoviscidose est la maladie génétique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. Elle est dûe à des mutations dans le gène CFTR qui code pour une protéine qui a une fonction canal chlorure et qui est exprimée au pôle apical des épithéliums sécrétoires. La mutation la plus fréquente F508del altère le repliement de la protéine, induisant sa dégradation précoce par le protéasome et son absence à la membrane plasmique. La recherche fondamentale se focalise sur la protéine mutée et cherche à découvrir des molécules capables d’adresser celle-ci au pôle apical des cellules épithéliales où elle pourra remplir sa fonction de canal chlorure. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux interactions de la protéine CFTR/ F508del-CFTR avec d’autres protéines. Nous avons déjà montré l’existence d’une interaction non voulue entre F508del-CFTR et un filament intermédiaire, la cytokératine 8. En combinant une approche in-silico et du criblage haut débit, nous avons identifié des molécules capables d’interrompre ces interactions. Des tests fonctionnels sur des lignées cellulaires ainsi que sur des modèles murins ont montré une restauration de la fonction canal chlorure après traitements avec ces molécules. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’une d’entre elles qui est la molécule « c407 ». L’objectif de ma thèse était de comprendre les mécanismes d’action de cette molécule. J’ai également évalué l’efficacité des traitements actuels dans le contexte des allèles complexes de F508del-CFTR. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai étudié l’effet d’une cytokine (TNFα) sur la protéine mutée F508del-CFTR. De façon inattendue, j’ai observé que le TNFα, à des concentrations physiologiques, corrige le défaut de routage de la protéine F508del-CFTR. Cette observation pourrait expliquer une fonction résiduelle de la F508del-CFTR chez certains patients atteints de mucoviscidose. En conclusion, mes travaux ont permis de préciser les mécanismes d’action d’un correcteur et de découvrir un effet inattendu d’une cytokine pro-inflammatoire. Ces travaux permettent de relier la correction d’un défaut de routage au processus inflammatoire ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigation. / Cystic fibrosis is due to the loss of epithelial chloride transport caused by mutations in the CFTR gene, the most frequent mutation being F508del. One of the strategies developed to find new treatment for Cystic fibrosis (CF) is to discover compounds that correct the trafficking of F508del-CFTR to the plasma membrane. Using hypothesis-driven approach and combining modeling of NBD1, molecular docking and functional assays, we identified 4 compounds that correct F508del-CFTR function in cells (including human primary bronchial cells in culture) and F508del mice. New correctors probably act by interrupting the interaction between F508del-CFTR with keratin 8 (Odolczyk et al EMBO Mol Med 2013). During my PhD, I focused on one of those molecules, the "c407" molecule. The aim of my thesis was to investigate the mechanisms of action of this molecule. I have also evaluated the effectiveness of current treatments in the context of complex alleles F508del-CFTR. In the second part of my thesis, I studied the effect of a cytokine (TNFα) on the protein F508del-CFTR. Unexpectedly, I observed that the TNFα at physiological concentrations, corrects the trafficking of F508del-CFTR protein. This observation could explain a residual function of F508del-CFTR in some CF patients. In conclusion, my thesis helped to clarify the mechanisms of action of new correctors of F508del-CFTR.

La mucoviscidose est la maladie génétique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. Elle est dûe à des mutations dans le gène CFTR qui code pour une protéine qui a une fonction canal chlorure et qui est exprimée au pôle apical des épithéliums sécrétoires. La mutation la plus fréquente F508del altère le repliement de la protéine, induisant sa dégradation précoce par le protéasome et son absence à la membrane plasmique. La recherche fondamentale se focalise sur la protéine mutée et cherche à découvrir des molécules capables d’adresser celle-ci au pôle apical des cellules épithéliales où elle pourra remplir sa fonction de canal chlorure. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux interactions de la protéine CFTR/ F508del-CFTR avec d’autres protéines. Nous avons déjà montré l’existence d’une interaction non voulue entre F508del-CFTR et un filament intermédiaire, la cytokératine 8. En combinant une approche in-silico et du criblage haut débit, nous avons identifié des molécules capables d’interrompre ces interactions. Des tests fonctionnels sur des lignées cellulaires ainsi que sur des modèles murins ont montré une restauration de la fonction canal chlorure après traitements avec ces molécules. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’une d’entre elles qui est la molécule « c407 ». L’objectif de ma thèse était de comprendre les mécanismes d’action de cette molécule. J’ai également évalué l’efficacité des traitements actuels dans le contexte des allèles complexes de F508del-CFTR. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai étudié l’effet d’une cytokine (TNFα) sur la protéine mutée F508del-CFTR. De façon inattendue, j’ai observé que le TNFα, à des concentrations physiologiques, corrige le défaut de routage de la protéine F508del-CFTR. Cette observation pourrait expliquer une fonction résiduelle de la F508del-CFTR chez certains patients atteints de mucoviscidose. En conclusion, mes travaux ont permis de préciser les mécanismes d’action d’un correcteur et de découvrir un effet inattendu d’une cytokine pro-inflammatoire. Ces travaux permettent de relier la correction d’un défaut de routage au processus inflammatoire ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigation. / Cystic fibrosis is due to the loss of epithelial chloride transport caused by mutations in the CFTR gene, the most frequent mutation being F508del. One of the strategies developed to find new treatment for Cystic fibrosis (CF) is to discover compounds that correct the trafficking of F508del-CFTR to the plasma membrane. Using hypothesis-driven approach and combining modeling of NBD1, molecular docking and functional assays, we identified 4 compounds that correct F508del-CFTR function in cells (including human primary bronchial cells in culture) and F508del mice. New correctors probably act by interrupting the interaction between F508del-CFTR with keratin 8 (Odolczyk et al EMBO Mol Med 2013). During my PhD, I focused on one of those molecules, the "c407" molecule. The aim of my thesis was to investigate the mechanisms of action of this molecule. I have also evaluated the effectiveness of current treatments in the context of complex alleles F508del-CFTR. In the second part of my thesis, I studied the effect of a cytokine (TNFα) on the protein F508del-CFTR. Unexpectedly, I observed that the TNFα at physiological concentrations, corrects the trafficking of F508del-CFTR protein. This observation could explain a residual function of F508del-CFTR in some CF patients. In conclusion, my thesis helped to clarify the mechanisms of action of new correctors of F508del-CFTR.

La pyocyanine (PYO) est une phénazine de couleur bleu-vert, produite spécifiquement par la bactérie pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa (Pa). La toxicité aérobie de la PYO envers les cellules de mammifères, les levures et les bactéries a été décrite de longue date, mais la compréhension des mécanismes d’action est encore lacunaire, en particulier en conditions de limitation en O2 (conditions rencontrées dans le contexte infectieux). De plus, il a récemment été montré que la PYO peut apporter des effets bénéfiques pour la souche productrice en hypoxie. Au cours de ce travail, nous avons réexaminé les effets de la PYO sur un large panel de bactéries dont son propre producteur (Pa) ainsi que sur un modèle cellulaire eucaryote Saccharomyces cerevisiae exposées à différentes tensions en O2. Nos données suggèrent que la toxicité aérobie de la PYO envers S. cerevisiae est multifactorielle, impliquant à la fois une interaction avec le complexe III de la chaîne respiratoire et l’induction d’un stress oxydatif. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une toxicité de la PYO exacerbée en anaérobiose chez un eucaryote (S. cerevisiae). Le mécanisme d’action impliquerait le PYO radical. Nous avons également montré que la PYO peut inhiber la croissance aérobie et anaérobie des microorganismes concurrents, plus particulièrement S. aureus en bloquant le complexe III de la chaîne respiratoire. A l’inverse, la PYO peut stimuler la respiration de Pa surtout dans les conditions mimant le contexte infectieux (hypoxie, vie ralentie). Le complexe III et/ou les oxydases terminales cbb3 serait impliqué favorablement. En conclusion, la PYO jouerait à la fois un rôle de poison hypoxique mais aussi un rôle de navette redox bénéfique pour la survie et la virulence de Pa en hypoxie. / Pyocyanin (PYO) is a blue-green phenazin, specifically produced by the opportunistic bacterium Pseudomonas aeruginosa (Pa). Aerobic toxicity of PYO toward mammalian cells, yeast and bacteria has been known for a long time, but the understanding of its mechanisms of action remains unclear, especially in conditions of limited O2 (conditions encountered during infection). In addition, it has recently been shown that PYO can bring benefits to the producer strain under hypoxia. In this study, we reexamined the effects of PYO toward a large panel of bacteria including its own producer Pa as well as a model of eukaryotic cells Saccharomyces cerevisiae exposed to different oxygen tensions. Our results suggest that the aerobic toxicity of PYO toward S. cerevisiae is multifactorial: involving both interaction with the respiratory chain at the level of complex III and induction of oxidative stress. For the first time, we have shown that PYO exerts an increased toxicity toward the eukaryotic cell, S. cerevisiae under anaerobiosis. The mechanism could involve the production of PYO radical. We have also shown that PYO can inhibit the aerobic and anaerobic growth of competing microorganisms, especially S. aureus by blocking the complex III of the respiratory chain. Conversely, PYO can stimulate the respiration of Pa, in mainly in conditions similar to those encountered during infection (hypoxia, slowed growth). The complex III and/or the cbb3 oxidases could be favorably involved. To conclude, PYO could act as a hypoxic poison as well as a redox shuttle beneficial for the survival and the virulence of Pa under hypoxia.

Les cellules épithéliales nasales humaines (CENH) sont des acteurs importants de la physiopathologie de la polypose naso-sinusienne (PNS), le plus souvent la PNS est primitive (étiologie inconnue), plus rarement, elle est secondaire à la mucoviscidose (PNS CF) ou la dyskinésie ciliaire primitive (PNS DCP). L'objectif de cette thèse est d'identifier des protéines différentiellement exprimées dans les PNS primitives et secondaires par approche protéomique puis de les caractériser par des techniques classiques. Dans cette étude, nous avons utilisé des cultures primaires (interface air/liquide) de CENH, dérivant de déchet per-opératoire (PNS) ou de brossages (muqueuse saine). Le marquage iTRAQ suivie d'une analyse par nano-LC-MALDI-TOF-TOF à en particulier montré : 1) une augmentation de six marqueurs du stress du réticulum endoplasmique (RE) dans la PNS primitive et la PNS CF, 2) une altération du métabolisme du glucose dans la PNS CF (sous-expression de 6 protéines dont la pyruvate kinase, enzyme clef de la glycolyse) et 3) une sous expression de 12 protéines des filaments acto-myosines dans la PNS DCP (dont 3 tropomyosines). Nous avons caractérisé le stress du RE dans la PNS primitive, montrant qu'il est induit par le biais d'une sensibilité des CENH à un stress oxydatif probablement d'origine mitochondrial et qu'il participe activement à l'inflammation (sécrétion d'IL-8 et de LTB4). Ces observations nous permettent de proposer que, dans la PNS primitive, il existe un cercle vicieux entre stress du RE, stress oxydatif et inflammation et que la sensibilité au stress oxydatif observée apparaît comme une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement de la PNS. / Human nasal epithelial cells (HNEC) play an important role in nasal polyposis(NP). NP have generally an unknown etiology, less frequently, NP is secondary to cystic fibrosis (CF NP) or primary ciliary dyskinesia (PCD NP). The aim of this thesis is to identify differentially expressed proteins in NP, CF NP and PCD NP using proteomic approach then to characterize them by classical methodes. In this study, we used primary culture (air/liquid)of HNEC derived from NP patients (surgery waste) or healthy patients (brushing). The iTRAQ labeling folowing by nano-LC-MALDI-TOF-TOF analysis shown in particular :1)an increased expression of six endoplasmic reticulum (ER) stress markers in NP and CF NP, 2)an alteration of glucose metabolism (decreased expression of six proteins with in particular the pyruvate kinase, glycolysis key enzyme) and 3)an decreased expression of 12 acto-myosin filament proteins (in particular three tropomyosins). We caracterized the ER stress in NP showing that ER stress is activated by an oxydative stress susceptibility of NP HNEC probably of mitochondrial origin and that it directly participate to inflammation (IL-8 and LTB4 secretions). Altogether, our results underline a vicious circle that exists between oxidative stress, ER stress and inflammation.The oxydative stress susceptibility observed in NP may represent new therapeutic target in such a pathology.