La sensation du toucher permet de détecter des stimuli mécaniques via des neurones mécanosensitifs dont les corps cellulaires sont localisés dans le ganglion rachidien dorsal. Ces neurones projettent vers la peau en périphérie et font leurs synapses avec les interneurones dorsaux de la moelle épinière. L'étude de ces neurones était difficile à cause du manque de marqueurs spécifiques pour ces neurones, jusqu'à la découverte du gène MafA dans le ganglion rachidien dorsal. En effet, mon équipe a montré que MafA est un marqueur spécifique des neurones mécanosensitifs à bas seuil de type Rapidly adapting. Le gène c-Maf, de la même famille que MafA, est aussi exprimé dans ces neurones et il est l'acteur principal de leur développement et de leur fonction. Afin de comprendre comment c-Maf contrôle le développement des neurones somatosensoriels, la première partie de mon travail visait à identifier de nouveaux gènes cibles du facteur de transcription c-Maf et à savoir comment l'expression de ce dernier est régulée dans les neurones du ganglion rachidien dorsal. Concernant la recherche des gènes cibles de c-Maf, j'ai réalisé l'étude de l'expression de gènes candidats dans le contexte de perte de fonction de c-Maf chez la souris. J'ai pu identifier deux cibles : p-cadhérine et mab21/L2, parmi une liste de gènes candidats. J'ai par la suite analysé l'expression de P-cadhérine au cours du développement et j'ai observé qu'elle est exprimée dans la sous-population de neurones sensoriels myélinisés exprimant c-Maf ainsi que dans certains interneurones des laminae III/IV de la moelle épinière. Une expression particulière de P-cadherine est observée dans les cellules des capsules frontières dans les zones d'entrée et de sortie des racines rachidiennes. Suite à ces observations, nous avons émis l'hypothèse suivante : l'expression de la p-cadhérine est régulée par c-Maf dans les neurones sensoriels ainsi que dans les interneurones pour assurer la connexion synaptique entre eux. Concernant, la régulation du gène c-maf, la question reste ouverte. La deuxième partie de mon étude concernait l'analyse du rôle de facteurs de transcription MafA, c-Maf, Runx3 et Er81 dans la plasticité neuronale induite chez la souris adulte après axotomie du nerf sciatique. Ces facteurs sont impliqués dans le développement des neurones somatosensoriels. Cette analyse a montré que l'expression de MafA et Er81 diminue trois jours après axotomie du nerf périphérique, alors que celle de Runx3 et de c-Maf n'est pas affectée. On peut suggérer que chez l'adulte, la régulation de l'expression de MafA et Er81 dépend des facteurs neurotrophiques libérés par les cibles de ces neurones tandis que celle de c-Maf et Runx3 en est indépendante. / The sense of touch relies on the detection of mechanical stimuli by specialized cutaneous mechanosensory neurons whose cell bodies are located in the dorsal root ganglia. These neurons project peripherally to the skin and synapse on target interneurons in the spinal cord. Until the discovery of MafA expression in the dorsal root ganglion, the lack of molecular markers of mechanoreceptor neurons has made it difficult to analyze the development of these neurons. My team showed that MafA is a specific molecular marker for low-threshold mechanoreceptor neurons RAM. C-Maf gene is a member of the Maf family and it is expressed in the MafA sensory neurons. The transcription factor c-Maf controls touch receptor development and function.In order to understand how c-Maf controls somatosensory neurons development, the first objective of my study was to find new targets for c-Maf transcription factor and to know how c-Maf expression is regulated in the dorsal root ganglion. Therefore, I have analysed the expression of different candidate genes in a loss of function context of c-Maf in the mice. I identified two targets: p-cadherin and Mab21/L2 among a list of candidates. Then, I analysed the p-cadherin expression during development and found that this target of c-Maf is expressed in a sub-population of c-Maf sensory neurons and interneurons of the laminae III/IV of the spinal cord. A particular expression of p-cadherin was noticed in the boundary cap cells at the dorsal root entry zone and the motor exit point of the spinal cord. These observations let us put the following hypothesis: c-Maf regulates p-cadherin expression in the sensory neurons and the interneurons to enable specific connections between these neurons. No identified factors were found to regulate c-Maf expression. In the second part of my study, I focused my efforts on the analysis of the role of MafA, c-MAf, Runx3 and Er81 transcription factors in neuronal plasticity induced in the adult mice three days after sciatic nerve axotomy. These factors are involved in the development of somatosensory neurons. The analysis showed that MafA and Er81 expression are down-regulated after peripheral nerve axotomy but the c-Maf and Runx3 expression did not change. We suggest that at adult stage the regulation of MafA and Er81 expression depend on neurotrophic factors released by the targets of these neurons but it's not the case for c-Maf and Runx3 expression.

La migration cellulaire collective (MCC) est un processus fondamental qui intervient au cours du développement, de la réparation tissulaire, de l'invasion tumorale et de la formation de métastases. Les cellules qui migrent collectivement possèdent deux types d'interaction avec leur environnement : i) l'un avec leur substrat et ii) l'autre avec les cellules voisines en migration. Deux grandes familles de protéines permettent ces interactions ainsi que la génération de forces mécaniques: i) la famille des intégrines (les récepteurs de la matrice extracellulaire) et ii) la famille des cadhérines (formant les jonctions intercellulaires). Les cadhérines classiques sont impliquées dans la formation des jonctions intercellulaires et sont les principaux acteurs de la MCC au cours du développement normal et tumoral. La transmission de force entre les cellules en migration est nécessaire à leur cohésion et à la communication des cellules entre elles. Des études récentes montrent que les cadhérines sont nécessaires à la transmission des forces au substrat. Néanmoins, les processus par lesquels les cadhérines agissent sur ses forces dans le contexte d'une MCC restent inexplorés. Nous avons identifié l'expression de la P-cadhérine comme étant associée à l'agressivité du rhabdomyosarcome de type alvéolaire (ARMS), sous type ayant le plus mauvais pronostic car très invasif. Nos données, ainsi que de récentes études qui démontrent que la P-cadhérine est impliquée dans l'agressivité des tumeurs du sein, nous ont conduits à étudier le rôle de cette cadhérine dans la migration cellulaire, processus majeur dans le développement tumoral. Nous nous sommes intéressés à l'impact de l'expression de la P-cadhérine sur la migration des myoblastes murins normaux C2C12. Pour ce faire nous utilisons un test de migration in vitro en 2D proche du test de blessure qui consiste à retirer une barrière physique induisant la migration des cellules vers l'espace libre ainsi créé. Nous avons pu monter que l'expression de la P-cadhérine dans les myoblastes C2C12 augmente les paramètres caractéristiques d'une MCC in vitro : la vitesse, la polarité, la persistance et la directionalité de la migration des cellules du front et au sein du feuillet. De plus, à l'aide de techniques microscopiques de mesure des forces nous avons montré une augmentation des forces intercellulaires allant du front vers le feuillet cellulaire au cours de la migration des cellules exprimant la P-cadhérine. Cela suggère une augmentation de la cohésion cellulaire. L'ensemble de ces résultats démontrent clairement que l'expression de la P-cadhérine induit une MCC. Nous avons aussi mesuré et cartographié les forces de traction au substrat connues pour être le moteur de la migration cellulaire. Nos données indiquent que l'expression de la P-cadhérine augmente l'anisotropie de ces forces de traction ainsi que leur intensité, et ce, uniquement au front de migration. L'expression de la P-cadhérine remodèle et stimule la dynamique des plaques focales d'adhérence à cet endroit.Afin de mieux comprendre comment la P-cadhérine modifie la dynamique des adhésions focales et augmente les forces de traction, nous avons étudié l'activité spatiotemporelle des petites protéines G de la famille Rho. Nous montrons que l'expression de la P-cadhérine active Rac1 et Cdc42 au front de migration, entrainant ainsi le remodelage et l'organisation des plaques focales d'adhérence à cet endroit. L'inhibition de Rac1 et Cdc42 bloque la MCC induite par la P-cadhérine. Pour conclure, en combinant la mesure des paramètres de migration cellulaire avec la mesure des forces mécaniques intercellulaires et au substrat, nous avons démontré que la P-cadhérine induit un comportement collectif des cellules et ce dépendamment de l'activité de Rac1 et de Cdc42. De plus nous mettons en avant l'existence de propriétés mécano-transductrices de cette cadhérine au cours de la MCC. / Collective cell migration (CCM), the coordinated movement of multiple cells that are connected by cell-cell adhesion, is a fundamental process in development, tissue repair and tumor invasion and metastasis. Cells part of a moving collective have two different types of interactions, i) one with the substratum, and ii) one with surrounding moving cells. Two protein families allow these interactions and also the generation of mechanical forces: i) typically integrins on the underlying extracellular matrix (ECM) and ii) cadherins at intercellular adhesion sites. Classical cadherins are involved in cell-cell adhesion and are major drivers of collective cell migration in embryonic development and tumorigenesis.Mechanical coupling between migratory cells may result in the production of force-dependent signals by which the cells influence each other. Moreover, whereas recent data showed that cadherin-dependent cell-cell adhesions are important for the force transmission to the ECM, how intercellular adhesion impacts on cell-ECM forces in the context of collective cell migration is totally unexplored. We identified P-cadherin expression to be associated with alveolar rhabdomyosarcoma (ARMS) aggressiveness, tumors with a bad prognosis due to the propensity for early and wide dissemination. Our data and recent findings showing that P-cadherin is associated with breast tumor invasiveness and aggressiveness, led us to investigate the role of P-cadherin in cell migration. We analyzed cell migration of normal mouse C2C12 myoblasts that express P-cadherin using a “wound-healing like assay” in which migration is analyzed after removal of a physical barrier. We observed that P-cadherin expression in C2C12 myoblasts increased the speed, polarity, persistence and directionality of migration toward the free space of both cells at the border and cells into the sheet. Using monolayer stress microscopy we showed that P-cadherin increases inter-cellular stresses and force transmission across the cell sheet. According to those observations we concluded that P-cadherin induces CCM.Traction forces exerted by the cells on the substrate are important for cell migration. Using traction force microscopy, we demonstrated that P-cadherin expression increases the traction forces anisotropy specifically at the multicellular leading row. To better understand how these mechanical signals induce CCM, we studied both the organization of the focal adhesions and the spatio-temporal activity of Rho GTPase. We showed that P-cadherin expression activates Rac1 and Cdc42 which induces extensive focal adhesions remodeling at the leading edge of cells at the leading row. Rac1 and Cdc42 inhibition impaired P-cadherin-induced CCM, focal adhesion remodeling and forces generation. In conclusion, combining a detailed measurement of the parameters of cell migration with physical measure of the intercellular stresses and traction forces, we have shown that P-cadherin promotes collective behavior of cells during migration through Rac1 and Cd42 activity. Also, those results provide evidence for mechano-transmission properties of P-cadherin during collective cell migration.

Slug est un membre de la famille des protéines Snail impliquées au cours du développement dans le contrôle de la forme et la différenciation cellulaire. Nous avons localisé Slug au cours du développement des glandes mammaires de souris dans les cellules qui participent aux mécanismes de croissance. Seule une sous-population de cellules épithéliales mammaires située dans le compartiment basal de la glande exprime Slug. Cette expression est maintenue pendant les différentes étapes du développement de la glande mammaire, de la puberté jusqu'au début de la gestation. Nous avons observé une perte d'expression dans lobules se différenciant en alvéoles sécrétoires, ensuite une re-expression au stade d' involution. La population exprimant Slug est positive pour la cytokératine 5, décrit comme un marqueur des cellules basales et myoépithéliales, également considéré comme un marqueur de cellules souches ou progénitrices, et elle est incluse dans la population CD24 positive et surexprimant le CD49, connue pour contenir les cellules souches de l'épithélium mammaire. Nous avons constaté que canaux epithéliaux des glandes mammaires de souris Slug knock-out envahissent moins le coussinet adipeux mammaire. En outre, Ils montrent un phénotype de branchements latéraux, ce qui suggère une différenciation précoce. Ce phénotype ressemble le phénotype des glandes mammaires de souris Knock-out pour la P-cadhérine. Nous avons également constaté une diminution de l'expression de la P-cadhérine in vivo dans les glandes mammaires des souris SlugLaZ, et in vitro, dans les cellules épithéliales mammaires transfectées avec un siARN ciblant Slug. Ces cellules montrent un retard de migration cellulaire. Ces observations valident à notre hypothèse que le facteur de transcription Slug contrôle la différenciation des cellules épithéliales au cours de la croissance physiologique de la glande mammaire murine. / Slug is a member of the Snail protein family involved during development in the control of cell shape and differentiation. We located Slug during mammary gland development in mouse in cells participating to the growth mechanisms. Only a distinct sub-population of mammary epithelial cells located in the basal compartment was found to express Slug. This expression is maintained during the various stages of mammary gland development, from puberty until the beginning of gestation. We observed a loss of expression in lobules differentiating into secreting alveoli, followed by re-expression at involution stage. The Slug expressing population was positive for Cytokeratin 5, described as a basal and myoepithelial cell marker, also considered as a stem/progenitor marker, and was included into the (CD24+ CD49++) population, known to contain the mammary epithelial progenitor cells. We found that mammary gland from Slug-deprived mice were slower to invade the mammary fat pad. In addition, they displayed increased lateral branching, suggesting precocious differentiation. This phenotype resembles the phenotype of mammary glands of P-cadherin Knock-out mice. We also found that P-cadherin is down regulated in vivo in SlugLaZ mice mammary gland, and in vitro, in mammary epithelial cells transfected with an siRNA targeting Slug. These cells show a delay in migration. These observations lead to our hypothesis that Slug controls an early epithelial cell differentiation stage during mammary gland physiological growth.

No / P-cadherin serves as a major topobiological cue in mammalian epithelium. In human hair follicles (HFs), it is prominently expressed in the inner hair matrix that harbors the HF pigmentary unit. However, the role of P-cadherin in normal human pigmentation remains unknown. As patients with mutations in the gene that encodes P-cadherin show hypotrichosis and fair hair, we explored the hypothesis that P-cadherin may control HF pigmentation. When P-cadherin was silenced in melanogenically active organ-cultured human scalp HFs, this significantly reduced HF melanogenesis and tyrosinase activity as well as gene and/or protein expression of gp100, stem cell factor, c-Kit, and microphthalmia-associated transcription factor (MITF), both in situ and in isolated human HF melanocytes. Instead, epidermal pigmentation was unaffected by P-cadherin knockdown in organ-cultured human skin. In hair matrix keratinocytes, P-cadherin silencing reduced plasma membrane β-catenin, whereas glycogen synthase kinase 3 beta (GSK3β) and phospho-β-catenin expression were significantly upregulated. This suggests that P-cadherin-GSK3β/Wnt signaling is required for maintaining the expression of MITF to sustain intrafollicular melanogenesis. Thus, P-cadherin-mediated signaling is a melanocyte subtype-specific topobiological regulator of normal human pigmentation, possibly via GSK3β-mediated canonical Wnt signaling.

La morphogenèse de la glande mammaire résulte de la coordination de différentes voies, incluant l'apoptose, la prolifération, la différenciation et la dynamique des cellules souches/progénitrices. La transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT) semble être impliquée dans ces voies de signalisation. Ainsi, nous nous sommes concentrés sur le facteur de transcription Slug, un gène clé régulant l'EMT, et son implication dans la morphogenèse de la glande mammaire. Dans un premier temps, en utilisant un modèle de souris transgéniques Slug-Lacz, nous avons localisé Slug dans une sous-population couvrant 10 à 20% des cellules basales du tubule et des cap cells du bourgeons terminal, coexprimant les marqueurs P-cadhérine, CK5, CD49f. Ensuite, nous avons montré par des expériences in vitro de perte et de gain de fonction, que Slug régulait la différenciation et la prolifération des cellules épithéliales mammaires. De plus, nous avons trouvé que Slug inhibait l'apoptose, promouvait la motilité cellulaire, et permettait l'émergence et la croissance de mammosphères clonales. Ce dernier point montre l'implication de Slug dans les cellules souches, qui est renforcé par le fait que des cellules primaires déficientes pour Slug étaient incapables de donner des mammosphères secondaires. Par ailleurs, nous avons pu observer in vivo que les souris déficientes pour Slug présentaient un retard de développement de la glande mammaire, possédant moins de cellules en prolifération, et une surexpression des marqueurs des cellules luminale CK8/18, GATA3 et ER. D'autres gènes régulant l'EMT sont retrouvés surexprimés, suggérant un mécanisme de compensation, qui peut expliquer le fait que le retard de développement de la glande mammaire est rattrapé à l'âge adulte. Les glandes mammaires Slug-knockout présentaient également des branchements excessifs, évoquant une différenciation précoce, similaire aux glandes mammaires de souris déficientes pour la P-cadhérine, exprimée dans les cellules basales. Sachant cela, nous avons constaté que la P-cadhérine était diminuée dans les glandes mammaires Slug-knockout, et dans les cellules CommaDβ traitées par siRNA ciblant Slug. Nous avons alors trouvé que Slug se liait directement au promoteur de la P-cadhérine et l'activait, et que cette dernière intervenait dans certains effets fonctionnels de Slug, tels que la croissance de mammosphères, la différenciation et la migration cellulaire. Ainsi, nous avons montré l'importance d'une nouvelle voie de signalisation Slug/P-cadhérine dans les capacités souches/progénitrices des cellules épithéliales mammaires, intégrant la différenciation et la motilité cellulaire, et nous avons maintenant une meilleure compréhension de son rôle dans l'agressivité de certains cancers du sein. / Mammary gland morphogenesis results from the coordination of different pathways, including apoptosis, proliferation, differentiation, and stem/progenitor cell dynamics. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) appears to be involved in these signalling pathways. Thus, we focused on transcription factor Slug, a key gene regulating EMT, and its involvement in mammary gland morphogenesis. First, using a Slug–LacZ transgenic mice model, we located Slug in a subpopulation covering about 10–20% basal duct cells and cap cells of terminal end bud, coexpressed with basal markers P-cadherin, CK5 and CD49f. Then, we have shown by in vitro experiments of loss and gain of function that Slug regulated the differentiation and proliferation of mammary epithelial cells. Moreover, we found that Slug inhibited apoptosis, promoted cell motility, and allowed the emergence and growth of clonal mammospheres. This last point shows the involvement of Slug in stem cells, which is reinforced by the fact that primary cells deficient for Slug were unable to give secondary mammospheres. Furthermore, we observed in vivo that mice deficient for Slug showed delayed development of the mammary gland, with less proliferating cells, and overexpression of markers of luminal cells CK8/18, GATA3 and ER. Other genes regulating EMT are found overexpressed, suggesting a compensatory mechanism, which can explain the fact that the delayed development of the mammary gland is caught up in adulthood. The Slug-knockout mammary glands also showed overbranching, evoking an early differentiation, similar to the mammary glands of mice deficient in P-cadherin, expressed in the basal cells. Knowing this, we found that P-cadherin was decreased in Slug-knockout mammary glands, and in CommaDβ cells treated with siRNA targeting Slug. We then found that Slug binds directly to the promoter of the P-cadherin and activated it, and that P-cadherin was involved in some functional effects of Slug, such as mammospheres growth, differentiation and cell migration. Thus, we have shown the importance of a new signalling pathway Slug/P-cadherin in the capacity of mammary epithelial stem/progenitor cells, integrating differentiation and cell motility, and we now have a better understanding of its role in the aggressiveness of some breast cancers.