Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met bibliogr., lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Pendant le développement d’un embryon, le remodelage des tissus amène un changement de forme: les tissu peuvent s’allonger, s’envaginer, s’étirer etc. Différentes voies de signalisation règlent ces comportements dans le temps et l’espace à travers le contrôle du cytosquelette d’actine et des tensions produites par ce dernier en interaction avec le moteur moléculaire Myosine-II.Quelle est la distribution des forces subcellulaires qui contrôlent la morphogenèse des tissus? Quelle est la nature des forces engendrée set pour finir, quelle est l’origine de ces forces? Voici les questions pour lesquelles ma thèse cherche des réponses. J’utilise l’élongation de la bande germinale de l’embryon de Drosophile comme système modèle afin d’investiguer la mécanique de la morphogenèse des tissus / During embryonic development tissue remodeling leads to shape changes: for example, tissues can elongate, invaginate, and stretch. Distinct signaling pathways regulate in space and time these behaviors through the control ofthe actin cytoskeleton and of myosin-based tension required for cell shapechange. What is the spatiotemporal pattern of subcellular forcesthat orient tissue morphogenesis? What is the nature of the generated forces and finally, what lies at the origin of such forces? These are the main questions that my thesis tries to illuminate. I use the germbandelongation of the Drosophila embryo as a model system to investigate themechanics of tissue morphogenesis

L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques allogéniques (HSCT, hematopoietic stem cell transplantation) reste le seul traitement curatif pour de nombreux patients atteints d’hémopathies malignes. Dans près d’un cas sur deux, l’allogreffe se complique de réaction chronique du greffon contre l'hôte (GVH (graft-versus-host) chronique). Les lymphocytes B régulateurs sont une population de lymphocytes B sécrétant de l’interleukine (IL)-10 et capables d’inhiber les réactions inflammatoires. Nous avons montré que chez l’homme atteint de GVH chronique active, la fréquence des lymphocytes B régulateurs est diminuée dans le sang périphérique. Les lymphocytes B régulateurs sont principalement enrichis dans la population B de phénotype mémoire et plasmablastique. Une augmentation de la fréquence des plasmablastes et une diminution du nombre de lymphocytes B de phénotype mémoire chez les patients allogreffés atteints de GVH chronique active suggèrent des altérations de la différenciation terminale des lymphocytes B. Nos travaux ont également porté sur les lymphocytes NK qui ont un rôle cytotoxique. Nous avons identifié l’un des récepteurs de surface des lymphocytes NK, CD245, comme étant la myosine 18A. La myosine 18A est impliquée dans l’organisation du cytosquelette et constitue un récepteur du surfactant A. Nous avons montre qu’il s’agissait d’un récepteur co-activateur de la cytotoxicité NK et que cette augmentation de cytotoxicité pourrait être liée à la stimulation de l’expression de la molécule de stimulation CD137 (4-1BB) à la surface du lymphocyte NK. Ces résultats suggèrent un potentiel rôle thérapeutique de l’utilisation d’anticorps agonistes spécifiques de CD245. / Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) remains the only curative treatment for many patients with haematological malignancies. In almost half of the cases, it is complicated by chronic graft-versus-host disease (cGVHD). Regulatory B cells are a population of B cells secreting interleukin (IL)-10 that can inhibit the immune responses. We have shown that in patients with active cGVHD, the frequency of regulatory B cells is decreased in the peripheral blood. Regulatory B cells are enriched in the memory B cell and plasmablast B cell pools. Increased plasmablasts frequencies and decreased memory B cells frequencies were found in patients with active cGVHD, suggesting alterations in the terminal differentiation of B cells. Our work also focused on NK cells that have a cytotoxic role. We identified one surface receptor of NK cells, CD245, as myosin 18A. Myosin 18A is involved in the organization of the cytoskeleton and is a receptor of the surfactant A. We have shown that myosin 18A was a coactivating receptor of the NK cytotoxicity and that this increase in cytotoxicity could be linked to the stimulation of the expression of CD137 (4-1BB) on the surface of the NK lymphocyte. These results suggest a potential therapeutic role of the use of specific CD245 agonist antibodies.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science agronomiques : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 197 réf.

Proefschrift Universiteit Maastricht. / Met bibliogr., lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Ce mémoire de thèse s’intègre dans un programme de recherche sur les conséquences d’une obstruction nasale (ON) bilatérale chez le mammifère en développement. Afin de savoir si l’ON pouvait perturber le comportement exploratoire nécessaire à la dispersion des jeunes et provoquer un stress qui perturberait le développement de l’individu, une ON a été induite chez des rats de 8 jours (J8). Ses conséquences ont été examinées 24h après le traitement (J9), à la fin de la période d’obstruction (J15) et six jours après la réouverture des narines (J21). Nos résultats montrent que l’ON perturbe effectivement le comportement exploratoire des individus. Ainsi, l’orientation par rapport aux odeurs familières, les réactions face à la nouveauté et les performances dans une tâche d’apprentissage spatial sont altérées. L’ON diminue en outre la prise alimentaire et la croissance des individus. Les jeunes ON développent par ailleurs une respiration buccale chronique associée à une adaptation structurale des muscles oro-faciaux. Au niveau endocrinien, l’ON entraîne une hyper-corticostéronémie et un hypothyroïdisme. Ces modifications hormonales sont globalement plus marquées chez les femelles. Au niveau du système immunitaire, l’ON provoque une atrophie de la rate et du thymus à J15. L’atrophie du thymus se maintient jusqu’à J21 chez les femelles qui présentent, à cet âge, une diminution de la réponse proliférative des thymocytes. Pour le rat, l’obstruction nasale constitue donc une situation stressante multifactorielle. Ses conséquences sont plus marquées chez les femelles et pourraient éventuellement perdurer jusqu’à l’âge adulte. / This work is part of a research program dealing with the consequences of bilateral nasal obstruction (NO) during the postnatal development of mammals. Its aim was to test whether NO could alter the exploratory behaviour and induce a stress response, which could perturb the development of the individual. Therefore, a NO was induced in 8-day old rats (D8) and its effects were investigated 24h after the treatment (D9), at the end of the obstruction period (D15) and six days after the reopening of the nostrils (D21). The results showed that NO deteriorated the exploratory behaviour. The orientating abilities, the novelty-seeking behaviour and the performances in a spatial learning task were indeed altered. Besides, a decreased food intake associated with a growth deceleration was observed in NO animals. These disturbances were abrogated, even reversed, with the reopening of the nostrils. The modifications of respiratory behaviour generated an adaptative response of oro-facial muscles which presented, at D21, a profile in myosin heavy chains adapted to chronic oral breathing. In addition, NO involved a hypercorticosteronemy and a hypothyroidism at D9, D15 and D21. These hormonal modifications were more pronounced in females. Lastly, NO was associated with an atrophy of the spleen and the thymus at D15. The thymic atrophy was maintained until D21 in females, which showed, at this age, a decrease of thymocyte proliferative response. In rats, nasal obstruction can thus be considered like a multifactorial stressfull situation. Its impacts are more pronounced in females and could persist at the adulthood.

Le potentiel de motilité des cellules de l’organisme est d’une importance capitale pour plusieurs processus assurant son homéostasie. Toutefois, une perte de contrôle dans cette habilité peut entraîner des conséquences dramatiques, comme cela est observé chez les cellules malignes de différents cancers. Les glioblastomes démontrent une capacité d’invasion phénoménale qui explique en grande partie le faible pronostic associé à ces cancers du système nerveux central. Deux éléments, sur lesquels reposent cette particularité, ont attiré notre attention, soit l’interaction entre le récepteur d’adhésion CD44 et l’acide hyaluronique ainsi que les phénomènes de contraction du corps cellulaire. L’acide hyaluronique est un très grand polysaccharide fortement présent dans le cerveau et dont les tumeurs ont la propension d’en enrichir leur environnement. Parallèlement, son principal récepteur membranaire, le CD44, est surexprimé dans nombres de cancers et contribuerait de manière importante à l’invasion des glioblastomes. L’implication mécanique du CD44 dans le déplacement cellulaire, bien que suggéré par plusieurs études, doit toutefois être encore confirmée. La matrice extra-cellulaire de l’encéphale présente très peu d’espaces à travers lesquels les cellules malignes peuvent s’immiscer. Ces cellules doivent donc se déformer afin de pouvoir s’introduire dans des interstices souvent inférieurs au diamètre du corps cellulaire. Il a été démontré, que pour ce faire, le corps cellulaire est compressé par l’action de l’acto-myosine d’une manière dépendante de RocK. Nous avons voulu évaluer si la stabilité mécanique du couple HA/CD44 était capable d’assurer la transmission de forces de traction et s’il était possible d’observer, avec une haute résolution, les mouvements de contraction du corps cellulaire. Pour ce faire, nous avons employé des techniques innovatrices dérivées des nanosciences afin de sonder ces événements sur des cellules de glioblastomes en culture. Les résultats obtenus révèlent que le CD44 présente effectivement plusieurs caractéristiques similaires aux intégrines telles qu’une affinité pour son ligand qui est dépendante de son association au cytosquelette d’actine, un renforcement potentiel de son ancrage au réseau d’actine ainsi qu’une distribution déterminée à la surface de la cellule. Les expériences visant à investiguer les processus de contraction des glioblastomes ont permis l’observation de mouvements oscillatoires de quelques nanomètres seulement sur leur surface dorsale. Ces fluctuations sont attribuables à l’action de l’actomyosine et nécessite la présence fonctionnelle de RocK. De plus, une analyse fréquentielle a démontré une périodicité similaire aux cycles de protrusion et de rétraction qui avaient été observés sur le lamellipode de fibroblastes. Cette thèse présente en détail ces observations et décrit leurs implications en physiologie cellulaire.

La contractilité cellulaire, un phénomène orchestrée par le système d'actomyosine, est un régulateur critique d'une large gamme de processus cellulaires, y compris l'établissement de la polarité cellulaire, la migration cellulaire, l'intégrité des tissus au cours de la morphogenèse ou du développement. Une simple perturbation de la génération de la force et des propriétés mécaniques des cellules peut affecter leurs fonctions physiologiques et par conséquent peut conduire à des défauts pathologiques y compris le cancer.Cependant, les mécanismes qui contrôlent la production de la force par le système acto-myosine et leurs modes de régulation dans les cellules ne sont pas pleinement compris. Au cours de ma thèse, j'ai utilisé un système biomimétique fait d'un ensemble minimal de protéines purifiées pour étudier les propriétés contractiles du système actomyosin.L'objectif était de comprendre comment l'architecture des filaments d'actine peut modifier la réponse contractile. A cet effet, j'étais d'abord intéressée par la construction d'une variété d'organisation de l'actine qui servira après comme substrat pour les moteurs moléculaires (la myosine) lors de la contraction.Afin de comprendre les principes généraux qui dictent l'assemblage de l'actine, nous avons développé un modèle numérique qui nous a permis d'identifier les paramètres clés, y compris l'interaction entre les filaments d'actine, les propriétés mécaniques de ces filaments et l'activation par contact entre une région de nucléation et les filaments d'actine qui poussent à partir d'un motif adjacent. Ce modèle a été utilisé en premier lieu pour implémenter les propriétés reliées à l'actine et en second lieu pour évaluer la réponse contractile des structures d'actine induite par la myosine.Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que le niveau de connectivité module la déformation du réseau d'actine induite par la myosine, selon leur architecture. J'ai montré aussi que les protéines de pontages des filaments d'actine sont nécessaires pour effectuer une déformation et générer des forces au niveau des réseaux d'actine dynamiques en présence de la myosine. De plus, nous avons développé les simulations numériques dans le but de relier la déformation macroscopique des structures d'actines due à la myosine avec le mécanisme microscopique sous-jacent.Ce travail a révélé comment la variété des réseaux d'actine contracte d'une façon différente même en respectant les mêmes conditions biochimiques et a démontré l'importance de l'effet du réarrangement dynamique des structures d'actine sur la modulation de sa contractilité. / Cellular contractility – the internal generation of force by a cell orchestrated by theactomyosin machinery – is a critical regulator of a wide range of cellular processes includingthe establishment of cell polarity, cell migration, tissue integrity or morphogenesis duringdevelopment. Disruptions of the force generation and of mechanical properties of living cellsaffect their physiological functions and consequently can lead to pathological defectsincluding cancer. However, the parameters or mechanisms that drive force production by theactin-myosin system and their mode of regulation in cells are not fully understood. During myPhD, I used biomimetic system made of a minimum set of proteins to study the properties ofactomyosin contractile systems. The goal was to understand how/if the actin architecture canmediate the contractile response. For this purpose, I was first interested in building a varietyof actin organization that will serve next as substrate for myosin during contraction. Tounderstand the general principles that dictate geometrically-controlled actin assembly, wedeveloped a model that allowed us to identify key parameters including filaments/filamentsinteraction, filament mechanical property and contact activation between actin filamentsgrowing from the adjacent pattern and the nucleation area. These actin templates were usedthen to evaluate the response of oriented actin structures to myosin-induced contractility. Idemonstrated that crosslinking level modulates the myosin-induced deformation of actinnetworks according to their architecture. I showed also that crosslinkers are necessary tosustain myosin-driven deformation and force production of dynamic actin networks. Inaddition, we developed numerical simulation in order to relate the observed myosin-drivenactin deformation with the underlying microscopic mechanism. This work revealed howdiverse cellular actin networks contract differently to a define set of biochemical conditionsand hence how dynamic rearrangements can modulate network contractility

Les pathologies cardiovasculaires sont responsables d’un grand nombre de décès dans le monde aujourd’hui, dont plus de la moitié trouve son origine dans des anomalies rythmiques. Les phénomènes de dépolarisation et de repolarisation rythmiques des cardiomyocytes, à l’origine de l’activité contractile rythmique du myocarde, mettent en jeu des processus cellulaires consommateurs d’énergie et les mitochondries,. Dans cette thèse, la régulation de la fonction mitochondriale a été étudiée lors de l’induction d’arythmies ventriculaires sur coeurs isolés perfusés de rats. Les résultats montrent que l'évolution de la consommation d’oxygène du myocarde est un paramètre important dans la réponse aux arythmies. L’inhibition des myosines ATPases par la blebbistatine induit sur la durée une diminution de la susceptibilité vis-à-vis des arythmies. Les acteurs impliqués dans les différents types de réponses mitochondriales ont été caractérisés sur fibres perméabilisées. Nous montrons que la régulation de la fonction mitochondriale varie en fonction de la chambre cardiaque considérée. Les mesures de Km de la respiration mitochondriale, ainsi que l’étude des principaux mécanismes de transfert énergétiques, mettent en évidence des différences marquées entre les différentes chambres cardiaques. .Les résultats de nos travaux suggèrent que le remodelage myocardique observé en réponse aux modifications de charge, et/ou lors du développement des pathologies du myocarde sont susceptibles de favoriser la constitution d’un substrat arythmogène, propre à chaque chambre, et impliquant des perturbations des mécanismes de transfert énergétique. / Cardiovascular disease is the first cause of mortality in the whole world. Half of this mortality is due to heart failure, a progressive deterioration of cardiac contraction, which can be caused by electrical dyssynchrony. Implication of heart energetics on susceptibility to arrhythmia is therefore of particular interest to better understood the overall effect as well as the relative importance of the potential partners on developed pathologies. In this thesis, energetic regulation of mitochondria was studied in perfused hearts paced to induce arrhythmia. Myocardial oxygen consumption was shown as a crucial parameter in the response to rhythm troubles. Inhibitions of ATPase myofibrils by blebbistatin or AK-phosphotransfer by Ap5a did not produce same responses of mitochondrial compartment. When inhibited by Blebb, most of hearts presented less ectopic beats highlighting an anti-arrhythmic profile in this case of myofibrils inhibition. Energetic parameters involved in mitochondrial responses were characterized in skinned fibres. Mitochondria regulation was different between ventricle and atria, with a less sensitivity of mitochondria in atria compared to ventricle. Mechanisms of energy transfer between supply and demand were different between ventricle and atria. The role of AK-phosphotransfer was described as a determining parameter for atria energy maintenance, whereas ventricle presented a functional efficacy of CK pathway to regulate adenine nucleotide turnover. As suggested by these results, the role of adenylic nucleotides channeling could be considered as a mechanism used to counteract altered cardiac energetics that potentially sustained electrical pathologies.