Environ 350 millions de personnes dans le monde sont infectées par le virus de l’hépatite B (VHB), dont un million meurent chaque année des conséquences d’une infection VHB chronique. Cette chronicité implique la capacité du VHB de moduler l’apoptose. Dans le cadre du projet présent, l’influence de la capside du VHB sur l’apoptose au niveau du clivage de la Nucléoporine153 (Nup153) par la caspase 3 et l’influence de la protéine core en général sur l’apoptose ont été analysées. Pour répondre à l’effet de la capside sur le clivage de la Nup153 par la caspase 3, des systèmes analytiques in vitro et in vivo ont pu être mis en place. Après avoir purifié la GST-Nup153, l’impact de la capside du VHB sur son clivage a été analysé. Il a été constaté que la capside du VHB n’avait pas d’influence sur le clivage de la Nup153. Ce résultat a été confirmé par le système in vivo qui consistait en des cellules HeLa perméabilisées par la digitonine dans lesquelles la Nup153 a été également clivée en présence ou absence de la capside du VHB. Pour accrocher la capside à la Nup153, des essais de transport ont été réalisés avant le clivage par la caspase 3 recombinante. Dans la deuxième partie, l’influence de la protéine core du VHB sur l’apoptose induite par le récepteur Fas a été étudiée. Des cellules HepG2 ont été transfectées soit avec un vecteur codant pour la construction GFP-core, soit avec le vecteur de contrôle codant pour la GFP sans fusion. Après induction de l’apoptose par le ligand IgFasL, l’apoptose a été mesurée soit par l’analyse de l’activité de la caspase 3, soit par réduction du signal GFP. Les cellules contenant la GFP-core démontraient un taux apoptotique fortement réduit, comparées aux cellules transfectées avec la GFP, indiquant une fonction anti-apoptotique de la protéine core du VHB. / Around 350 million people worlwide are infected with the hepatitis B virus (HBV) and one million of people per year die because of the consequences of a chronic HBV-infection. The capacity of the HBV to become chronic suggests that this virus is capable to modulate the apoptosis. In the context of the present project, the influence of the HBV-capsid on the cleavage of the Nucleoporin153 (Nup153) by the caspase 3 and the influence of the HBV-core protein on the apoptosis in general have been investigated. In order to address the effect of the capsid on the cleavage of the Nup153 by the caspase 3, in vitro and an in vivo analytical systems have been developed. After the purification of the GST-Nup153, the impact of the HBV-capsid on his cleavage has been analyzed. It has been observed, that the HBV-capsid has no effect on the cleavage of the Nup153. This result has been confirmed by the in vivo system which has been represented by digitonin-permeabilized HeLa cells, in which the Nup153 has also been cleaved in presence or absence of the HBV-capsid. In order to attach the capsids on the Nup153, nuclear transport assays have been realized before the cleavage with the recombinant caspase 3. In the second part, the influence of the hepatitis core protein on the Fas induced apoptosis has been investigated. HepG2 cells have been transfected either with a vector coding for the construction GFP-core or with a control vector coding for the GFP-protein without any fusion. After induction of apoptosis by the ligand IgFasL, the apoptosis has been measured by the analysis of the caspase 3 activity and by the decreasing of the GFP signal. Cells containing GFP-core showed a strong decreasing regarding the amount of apoptosis compared to the cells transfected with GFP. This result suggests an anti-apoptotic function of the core protein of the HBV.

Chez les trypanosomatidés, on observe un double cycle cellulaire : karyokinèse et cytodiérèse sont synchronisées mais indépendantes. La membrane nucléaire persiste au cours de la mitose dite fermée. Les modalités de réplication de l'ADN et de sa régulation, de même que plusieurs étapes de la ségrégation des chromosomes, restent non élucidées : le kinétochore est composé de protéines très atypiques (KKTs), et il existe un déficit du nombre de kinétochores par rapport au nombre de chromosomes. D'autre part, la constitution des pôles du fuseau mitotique associés à la membrane nucléaire est totalement inconnue. Les nucléoporines sont des protéines conservées au cours de l'évolution, principalement impliquées dans la constitution des pores nucléaires et le trafic entre le noyau et le cytoplasme, mais également de plus en plus considérées comme des acteurs importants de la dynamique chromatinienne. En utilisant des vecteurs d'expression protéique sous forme fusionnée à la GFP, nous avons déterminé la localisation subcellulaire de 15 nucléoporines chez Leishmania major. Si la plupart de ces nucléoporines se localisent à la membrane nucléaire, plusieurs d'entre elles ont des localisations secondaires qui peuvent être prédominantes. Ainsi la nucléoporine Mlp2 est préférentiellement localisée au niveau du kinétochore et, en fin de mitose, à l'extrémité du fuseau mitotique chez les deux parasites Leishmania major et Trypanosoma brucei. En accord avec la localisation de TbMlp2 au kinétochore chez T. brucei, où les centromères sont identifiés, nous avons fréquemment détecté TbMlp2 à proximité des séquences centromériques, elles-mêmes détectées par FISH en périphérie du nucléole. Egalement grâce à la technique de FISH, nous montrons que l'inhibition de l'expression de TbMlp2 par ARN-interférence perturbe la distribution des chromosomes au cours de la mitose, conduisant à une aneuploïdie. Paradoxalement, cette inhibition n'a aucun effet sur la croissance des cellules. Nous présentons également le cas singulier de Mlp1, dont la localisation chez T. brucei dépend du site d'intégration choisi. Cette localisation sera discutée à la lumière des phénotypes observés lors de l'inhibition de son expression. / Trypanosomatid parasites exhibit two independent though coordinated (nuclear and mitochondrial) cell cycles, and a closed mitosis, of which many constituents and processes are unknown. In particular, most steps of the chromosome segregation remain elusive: the kinetochore is composed of atypical proteins called KKT and the number of kinetochores is deficient in relation to the number of chromosomes. Moreover, the constitution of the nuclear membrane-associated mitotic spindle poles is unknown. Nucleoporins are evolutionary conserved proteins mainly involved in the constitution of the nuclear pores and trafficking between the nucleus and cytoplasm, but are also increasingly viewed as main actors in chromatin dynamics. Using GFP-fused proteins, we determined the cellular localization of the 15 nucleoporins in Leishmania major. If most of these nucleoporins localized at the nuclear membrane, some of them exhibited secondary locations which are predominant in a few cases. Thus, the nucleoporin Mlp2 localized preferentially at the kinetochore and, at the end of mitosis, at the mitotic spindle poles in both parasites Leishmania major and Trypanosoma brucei. Consistent with the localisation of TbMlp2 to the kinetochore in T. brucei, where centromeres are identified, TbMlp2 was frequently detected in the vicinity of the centromeric sequences in the periphery of the nucleolus. The use of FISH allowed us to show that RNAi knockdowns of TbMlp2 disturbed the distribution of chromosomes during mitosis, leading to aneuploidy. Paradoxically RNAi knockdowns of TbMlp2 had no effect on cell growth. We will also present the singular case of Mlp1 whose location is dependent on the integration site in T. brucei. This location will be discussed in the light of the phenotypes observed after inhibition of its expression.

Les complexes des pores nucléaires (NPCs) sont des assemblages protéiques ancrés dans l’enveloppe nucléaire (EN) qui permettent et régulent les échanges entre le cytoplasme et le noyau. Au-delà de leur fonction de transport, plusieurs sous unité des NPCs (les nucléoporines, Nups) jouent un rôle important dans d’autres processus cellulaire tels que la division cellulaire et la différenciation. Le complexe-Y, composé de 9 Nups distincte, dont Nup133, représente une sous unité structurale des NPCs. Cependant, une fraction de ce complexe est localisée aux kinétochores (KTs) durant la mitose, où il est requis pour la ségrégation des chromosomes. Cette localisation aux KTs dépend du complexe Ndc80 mais également de Cenp-F. Par ailleurs, l’interaction Nup133/Cenp-F s'effectue aussi au niveau de l'EN en prophase, ce qui permet le recrutement de la dynéine, étape requise pour l’ancrage des centrosomes à l’EN dans les cellules HeLa et pour la migration du noyau vers le centrosome dans les progéniteurs neuronaux de cerveau de rat. Des études développementales chez la souris ont précédemment identifié le mutant merm qui meurt en milieu de gestation (E10.5). Bien que la mutation merm entraine l’absence de Nup133, la prolifération des cellules souches embryonnaires (mESCs) dérivées de blastocystes merm (Nup133-/-) n’est pas altérée. Cependant l’absence de Nup133 altère la différenciation des mESCs, notamment en neurones post-mitotique. Ce projet de thèse visait à comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels Nup133 contribue à la division et la différenciation cellulaire. Afin de caractériser le phénotype des mESCs Nup133-/-, nous avons utilisé deux protocoles de différenciation in vitro, vers une voie neuroectodermale ou mésoendodermale. Cette étude a montré que le nombre de cellules est fortement diminué chez le mutant Nup133-/- comparé aux cellules contrôles lors de la différenciation des mESCs. Cependant les mESCs Nup133-/- qui survivent montrent, comme les mESCs contrôles, une diminution de l’expression des marqueurs de pluripotence et une augmentation des marqueurs de différentiation. L’analyse par cytométrie de flux n’a pas révélé d'altération majeure dans la progression du cycle cellulaire mais à mis en évidence une augmentation de la mort cellulaire lors de la différenciation des mESCs Nup133-/-. Afin de déterminer les domaines de Nup133 requis pour la différenciation des mESCs, nous avons développé une stratégie de sauvetage en établissant des lignées mESCS Nup133-/- qui expriment de manière stable GFP-Nup133, différentes délétions de Nup133 qui n’altèrent pas sa localisation au NPCs (GFP-Nup133DN, DMid, et DC) ou la GFP seule comme contrôle. Des études fonctionnelles ont indiqué que le domaine N-ter (NTD) de Nup133 est requis pour la différenciation des mESCs.Le seul partenaire identifié de Nup133-NTD étant Cenp-F, j’ai décidé de déterminer si l’interaction Nup133/Cenp-F jouait un rôle dans la différenciation des mESCs. En collaboration avec l’équipe de R. Guerois, nous avons simulé in silico l’interaction de Nup133-NTD avec un peptide de Cenp-F que nous avions identifié dans des cribles en double hybride. Cette modélisaton nous a permis de concevoir des mutants affectant la surface d’interaction Nup133/Cenp-F. Nous avons montré que ces mutations empêchent la localisation de Cenp-F à l’EN sans altérer sa présence aux KTs. J’ai également utilisé la stratégie de sauvetage décrite plus haut, pour étudier un mutant de Nup133 qui empêche son interaction avec Cenp-F. Cette étude a montré que l’interaction Nup133/Cenp-F n'est pas requise pour la différenciation in vitro des mESCs. L’étude de Cenp-F a été complétée par la caractérisation d’une mutation de Cenp_F qui affecte sa localisation aux KTs. Nous avons montré que cette mutation altère l’interaction entre Cenp-F et Bub1 mais sans affecter celle avec Nup133. Cette étude a ainsi permis d'identifier Bub1 comme un partenaire direct de Cenp-F requis pour son ancrage aux KTs. / Nuclear pores complexes (NPCs) are macromolecular assemblies anchored in the nuclear envelope (NE) providing the gates that allow and regulate all exchanges between the nucleus and the cytoplasm. Beyond their function in transport, several NPC subunits, the nucleoporins (Nups), have been demonstrated to also play important roles in other cellular processes including cell division and differentiation.The Y-complex, composed of 9 distinct Nups, including Nup133, represents a major structural subunit stably bound to both the cytoplasmic and nuclear faces of the NPCs. Beyond its structural role at nuclear pores, the Y-complex localizes at kinetochores in mitosis, where it is required for chromosome segregation. This kinetochores localization relies on the Ndc80 complex, but also on Nup133/Cenp-F interaction. The Nup133/Cenp-F interaction also contributes to the recruitment of dynein to the NE, a process that is required for the correct centrosomes tethering at the NE in prophase HeLa and for the migration of the nucleus towards the centrosomes prior to mitotic entry in rat brain progenitor cells.Developmental studies previously identified the mouse merm mutant that dies in midgestation (E10.5). In collaboration with the team of E. Lacy, the team of V. Doye showed that the merm mutation leads to the absence of Nup133. Importantly this study further revealed that self-renewal is not impaired in embryonic stem cells (mESCs) derived from merm (Nup133-/-) blastocyst. However, the lack of Nup133 impairs mESC differentiation into postmitotic neurons. How Nup133 contributes to ESCs differentiation remains however unknown.This PhD project aimed at understanding the cellular mechanisms explaining Nup133 contribution to cell division and differentiation.To characterize Nup133-/- mESCs differentiation phenotype, we used two distinct in vitro differentiation protocols, towards either neuroectodermal or mesoendodermal fate. This study revealed that cell number was strongly decreased in Nup133-/- relative to WT in mESC differentiation. However, the few Nup133-/- mESCs that survived displayed, as WT mESCs, a decreased expression of pluripotency markers and acquired differentiated state based on marker expression. FACS analyses did not reveal any major alteration of cell cycle progression but showed increased cell death upon differentiation.To determine which domain of Nup133 is critical for mESC differentiation, we developed a “rescue strategy” using Nup133 alleles deleted for structurally defined domains. Therefore, we established Nup133-/- mESC lines stably expressing GFP-Nup133, GFP-Nup13-ΔN, different ΔC-ter domain (that did not impair the binding of Nup133 to the NPC) or GFP alone as control. Functional studies indicated that while full length and C-ter deleted Nup133 rescue Nup133-/- ESCs defect in differentiation, Nup133-ΔN does not.The only identified partner of Nup133-NTD is Cenp-F. In view of the role of Nup133-NTD in mESC differentiation, I decided to determine if Nup133/Cenp-F interaction contributes to mESC differentiation. In collaboration with R. Guerois' team we simulated in silico the interaction of Nup133-NTD with a short peptide of Cenp-F that we previously identified using yeast-2-hybrid (Y2H) screens. We could thereby design mutants affecting Nup133/Cenp-F contact and show that they prevent Cenp-F localization to the nuclear envelope without altering its kinetochore localization. I then used the “rescue strategy” described above to study a Nup133 mutant specifically impairing its interaction with Cenp-F. This analysis revealed that Nup133/Cenp-F interaction is dispensable for in vitro mESC differentiation. This study on Cenp-F was completed by the characterization of a mutation within an adjacent leucine zipper affecting Cenp-F targeting to kinetochores. We evidenced that this mutation impairs Cenp-F interaction with Bub1 but not with Nup133, identifying Bub1 as a direct kinetochore tether of Cenp-F.

Chez les eucaryotes, les pores nucléaires (NPCs), ancrés dans l’enveloppe nucléaire (EN), régulent les échanges nucléocytoplasmiques. Ces complexes, très conservés, sont composés d’une trentaine de protéines appelées nucléoporines (Nups) présentes en multiples copies au sein de chaque NPC. Chez la levure S. cerevisiae, seules quatre Nups, dont la protéine Pom33, possèdent des domaines transmembranaires. Une étude réalisée en amont de ce projet a permis de caractériser Pom33 et de montrer que le mutant pom33∆ est viable et ne présente pas de défaut apparent de transport nucléocytoplasmique mais se caractérise par un défaut de distribution des NPCs. Pom33 joue également un rôle dans l’assemblage des pores nucléaires au sein de l’EN (biogenèse de novo des NPCs). POM33 appartient à une famille de gènes très conservés. Il possède un paralogue chez S. cerevisiae, PER33, qui code pour une protéine localisée majoritairement au réticulum endoplasmique et minoritairement aux NPCs et qui n’est pas impliquée dans la biogenèse des NPCs. Chez les mammifères, il n’existe qu’un homologue de Pom33/Per33, TMEM33. Dans le cadre de ce doctorat, nous nous sommes demandés quels étaient les déterminants contribuant à l’adressage spécifique de Pom33 au niveau des NPCs et à sa fonction dans la biogenèse de ces structures. La purification de Pom33-ProtA, suivie de spectrométrie de masse, nous a permis d’identifier un nouveau partenaire de Pom33, le facteur d’import Kap123. Des approches in vitro ont montré une interaction directe entre Kap123 et le domaine C-terminal (CTD) de Pom33, qui est perturbée en présence de RanGTP. Par ailleurs, des prédictions in silico ont révélé la présence dans ce domaine CTD de deux hélices amphipathiques, conservées chez l’humain. Des analyses par dichroïsme circulaire et flottaisons ont confirmé la capacité du CTD à s’organiser en hélice en présence de membranes lipidiques et à interagir préférentiellement avec les membranes très courbées. L’expression d’une version mutée de Pom33-CTD, incapable de se lier aux membranes et couplée à la GFP, a révélé la capacité de ce domaine à agir comme un NLS, importé spécifiquement dans le noyau par Kap123. Alors que la délétion du domaine CTD affecte l’adressage de Pom33 aux NPCs et provoque un défaut de distribution des NPCs, la mutation des résidus basiques impliqués dans l’interaction avec Kap123 ou des résidus permettant sa liaison aux membranes lipidiques ne récapitule pas ce phénotype. En revanche, la perte combinée de ces deux déterminants affecte l’adressage de Pom33 aux NPCs et provoque un défaut de distribution des NPCs ainsi qu'une interaction génétique avec le mutant nup133∆, impliqué dans la biogenèse de novo des NPCs. Les résultats obtenus lors de cette étude indiquent donc que l’adressage de Pom33 est un mécanisme actif et multifactoriel, qui met en jeu au moins deux déterminants dans son domaine CTD. Ces données indiquent également un rôle de ce domaine dans la biogenèse de novo des NPCs, qui pourrait néanmoins n’être qu’un effet indirect de son rôle dans l’adressage de Pom33 aux NPCs. Au cours de cette étude, nous avons également mis en évidence d’autres partenaires potentiels de Pom33, en particulier Myo2, une localisation de Pom33 au niveau du bourgeon lors de la division et une interaction génétique entre POM33 et KAP123. Ces observations préliminaires ouvrent de nouvelles pistes de réflexion quant au rôle de Pom33 lors de la division cellulaire. / In eukaryotic cells, nucleocytoplasmic exchanges take place through the nuclear pores complexes (NPCs). These conserved macromolecular assemblies are embedded in the nuclear envelope (NE) and composed of ~30 distinct proteins called nucleoporins (Nups), each presents in multiple copies. In the budding yeast Sacharomyces cerevisiae, there are only four transmembrane Nups, including Pom33. A previous study leds to the characterization of Pom33 and revealed that pom33∆ mutant cells, although viable and without apparent alteration in nucleocytoplasmic transport, display NPCs distribution defect. Pom33 also contributes to the biogenesis of NPCs into the intact NE (de novo biogenesis). Pom33 is highly conserved among species and has a paralogue in S. cerevisiae, Per33, which can associate with NPCs but is mainly localized at the endoplasmic reticulum (ER) and NE. Unlike Pom33, Per33 is not involved in NPCs distribution and biogenesis. In mammalian cells, there is a unique homologue of Pom33/Per33, named TMEM33. In the context of this thesis, we aimed to identify the determinants involved in the specific targeting of Pom33 to NPCs and in its function in pore biogenesis. To characterize these determinants, we first performed affinity-purification experiments followed by mass spectrometry analyses. This identified a novel Pom33 partner, the nuclear import factor Kap123. In vitro experiments revealed a direct interaction between Pom33 C-terminal domain (CTD) and Kap123 that involves positively-charged residues within Pom33-CTD and is altered in the presence of Ran-GTP. Moreover, in silico analyses predicted the presence of two evolutionarily-conserved amphipathic ~-helices within Pom33-CTD. Circular dichroism studies and liposome co-floatation assays confirmed that this CTD domain is able to fold into ~-helices in the presence of liposomes and revealed its preferential binding to highly curved lipid membranes. When expressed in yeast, under conditions abolishing Pom33-CTD membrane association, Pom33-CTD behaves as a Kap123-dependent nuclear localization domain. While deletion of Pom33 C-terminal domain (Pom33-∆CTD-GFP) impairs Pom33 NPC targeting and stability and leads to a NPC distribution phenotype, mutants affecting either Kap123 binding or the amphipathic properties of the ~-helices do not display any detectable defect. However, combined impairment of lipid and Kap123 binding affects Pom33 targeting to NPCs and leads to an altered NPC distribution and a genetic interaction with the deletion of NUP133, a gene coding for a nucleoporin involved in NPCs biogenesis. Together, these results indicate that Pom33 targeting to NPCs is an active and multifactorial process that requires at least two determinants within its CTD. They also suggest a role of Pom33-CTD in the de novo NPCs biogenesis process, which could however only be an indirect consequence of its requirement for Pom33 targeting to NPCs. Our mass spectrometry analysis also identified other partners of Pom33, in particular Myo2, a molecular motor required for the cell cycle-regulated transport of various organelles and proteins and for correct alignment of the spindle during mitosis. Our studies also revealed a specific localization of Pom33 at the bud tip during mitosis and a genetic interaction between POM33 and KAP123. Taken together, these preliminary observations open new perspectives regarding additional functions of Pom33 during cell division.