La détection de l'apoptose revêt un intérêt considérable en raison de son implication dans de nombreuses pathologies d'incidence élevée, comme le cancer ou la maladie d'Alzheimer pour n'en citer que deux. Des méthodes de mise en évidence de ce phénomène se multiplient et se développent sans cesse visant à détecter in vitro voire même in vivo, cette forme de mort cellulaire programmée. Grâce à son pouvoir de résolution élevé et à des agents de contraste spécifiques, l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) offre la possibilité de détecter, de manière non invasive, les cellules apoptotiques. Cette approche trouvera son utilité pour la mise au point de traitements anti-tumoraux et pour leur suivi en clinique. Aujourd'hui, il existe des agents de contraste magnétiques capables de reconnaître les cellules apoptotiques, mais leurs molécules vectrices sont constituées de protéines, d'anticorps ou de leurs domaines dont on ne peut ignorer l'important pouvoir immunogène. Des molécules mimétiques ou des oligomères de petite taille comme des peptides seraient plus adaptés et plus simples à synthétiser chimiquement. Notre travail porte sur la sélection, de peptides capables de reconnaître spécifiquement les cellules apoptotiques, en se fixant à la phosphatidylsérine (molécule marqueur des cellules apoptotiques). Ces peptides ont été sélectionnés par la méthode du phage display. Le phage display est une technique de biologie moléculaire permettant de sélectionner, entre autre, des peptides de longueur déterminée, en fonction de leur affinité pour une cible donnée. Plusieurs milliards de séquences peptidiques exposées par les phages constituant la bibliothèque, peuvent être testés simultanément. Les meilleures séquences sont ensuite synthétisées chimiquement et testées indépendamment du phage. Dans la première partie de ce travail, plusieurs protocoles de phage display basés sur différentes méthodes d'immobilisation de la cible, et différents types de bibliothèques de phages ont été testés et comparés. A l'issue de ces sélections, plusieurs phages présentant une affinité élevée pour la phosphatidylsérine ont été sélectionnés. Un des peptides exposés par un de ces phages, nommé E3, a été synthétisé et étudié dans la seconde partie de ce travail. Le peptide E3 a été d'abord greffé à un contrastophore magnétique de type superparamagnétique (Ultra Small Particle Iron Oxide) pour être testé in vitro sur des systèmes biologiques (apoptose induite chez des cellules Hep G2 par la camptothécine). Après avoir été testé avec succès sur culture cellulaire, ce nouvel agent de contraste magnétique a été utilisé, in vivo dans le modèle murin d'apoptose hépatique induite par injection i.v. d'anticorps anti-Fas. Comme tout agent de contraste de type particulaire, le GG-E3-USPIO (peptide E3 greffé aux USPIOs par un pont diglycyle) serait capté de manière non spécifique par le foie. Il doit donc être rendu "furtif" pour permettre l'exploitation de sa spécificité. Afin de contourner le problème de capture non spécifique par le foie, le GG-E3-Gd-DTPA (peptide E3 greffé au Gd-DTPA par un pont diglycyle), un autre agent de contraste, cette fois de type paramagnétique, a été synthétisé. Les agents de contraste GG-E3-USPIO-PEG (peptide E3 greffé aux USPIO recouvertes de polyéthylèneglycol par un pont diglycyle) et GG-E3-Gd-DTPA se sont avérés efficaces, provoquant respectivement une diminution et un rehaussement du signal des foies apoptotiques de souris en IRM.

Lors d’une infection, les polynucléaires neutrophiles phagocytent l’agent pathogène et le détruisent grâce à la production de formes réactives de l’oxygène (FRO) par la NADPH oxydase. Cette enzyme est constituée de sous-unités membranaires (Nox2, p22phox) et cytosoliques (p67phox, p47phox,p40phox, Rac) qui s’assemblent soit à la membrane plasmique, lors de l’activation des cellules par un stimulus soluble comme le fMLF, soit à la membrane du phagosome, lors de la phagocytose de particules. La régulation de la NADPH oxydase implique divers facteurs comme la signalisation calcique et les lipides, notamment les phospholipides anioniques. En effet, il a été montré que l’activation et la translocation de la petite protéine G Rac peuvent être dépendantes du calcium. D’autre part les sous unités Rac et p47phox peuvent interagir avec les phospholipides anioniques tels que la phosphatidylsérine,grâce à des interactions stéréosélectives et/ou électrostatiques.L’objectif de ce travail est donc d’évaluer le rôle du calcium et de la phosphatidylsérine dans le recrutement de p47phox et/ou Rac lors de l’assemblage de NADPH oxydase. Pour suivre la dynamique des deux protéines, nous avons exprimé ces sous-unités marquées avec des protéines fluorescentes dans des lignées phagocytaires mimant les neutrophiles (HL-60 et PLB-985). Nous avons ainsi pu suivre, par vidéomicroscopie, le déplacement des sous-unités marquées lors d’une stimulation par fMLF ou PMA etdurant la phagocytose de particules opsonisées. Après stimulation par fMLF, Rac1 transloque du cytosol à la membrane plasmique, alors que le mutant constitutivement actif de Rac1 est constamment localisé àla membrane plasmique, indépendamment de la stimulation par fMLF. De plus après stimulation parPMA, le mutant constitutivement actif de Rac2 transloque à la membrane plasmique, suggérant que sa translocation pourrait être possible en absence d’un influx de calcium extracellulaire. Lors de la phagocytose, en masquant la phosphatidylsérine avec le domaine C2 discoïdine de la lactadhérine qui lie spécifiquement ce phospholipide, nous avons pu montrer que la phosphatidylsérine régule la production initiale des FRO en favorisant le recrutement de p47phox et de Rac2 au phagosome. De plus, ces deux sous-unités se détachent du phagosome alors que la production intraphagosomale de FRO continue,suggérant que leur départ n’est pas un signal de terminaison pour l’activité oxydase. Plus précisément,p47phox et Rac2 sont recrutées de manière transitoire, pendant seulement 1 à 3 minutes après la fermeture du phagosome. Ceci est en accord avec le modèle qui propose que p47phox servirait principalement à transporter p67phox au phagosome, et que les deux sous-unités p47phox et Rac2 faciliteraient le positionnement de p67phox dans le complexe membranaire. / During phagocytosis, neutrophils internalize pathogens in a phagosome and kill them through the production of reactive oxygen species (ROS) by the NADPH oxidase enzyme. The cytosolic NADPHoxidase subunits (p67phox p47phox, p40phox, Rac2) and the membranous subunits (Nox2, p22phox) assemble either at the plasma membrane after stimulation with soluble agonist, or at the phagosomal membrane during particle phagocytosis. The regulation of this enzyme involves several actors like calciumsignalling and anionic phospholipids. Actually Rac activation and translocation was found to be calciumdependent and, on the other hand, p47phox and Rac can interact with anionic phospholipids such asphosphatidylserine through stereoselective and/or electrostatic interactions.Therefore we wanted to investigate the role of calcium and phosphatidylserine in p47phox and Rac membrane recruitment. To study this dynamic, we expressed the subunits tagged with a fluorescent protein in neutrophil-like cells (HL-60 and PLB-985), and followed them by videomicroscopy duringfMLF or PMA stimulation or during phagocytosis of opsonised particles. After fMLF stimulation, Rac1translocated from the cytosol to the plasma membrane whereas constitutively active form of Rac1 was permanently located at the plasma membrane, independently of fMLF stimulation. In addition, afterPMA treatment, constitutively active form of Rac2 translocated to the plasma membrane, suggesting that its translocation could occur without extracellular calcium entry. By using the specific phosphatidylserine binding discoïdine C2 domain of lactadherin, we could mask this phospholipid and found that phosphatidylserine is involved in NADPH oxidase activity by participating in the phagosomal recruitment of p47phox and Rac2. In addition we show that these two subunits detached from the phagosome while ROS production continued for a longer period, suggesting that their dissociation from the complex is not a termination signal for oxidase activity. More precisely, p47phox and Rac2 were briefly recruited to the phagosomal membrane, for 1 to 3 minutes after the phagosome closure. These results support the model in which p47phox serves as a carrier for p67phox and both p47phox and Rac2 are adapters that correctly position p67phox in the complex.

L'élimination des cellules apoptotiques est un évènement critique pour le maintien de l'homéostasie tissulaire et pour le contrôle des réponses immunes orchestrées par les phagocytes. A l'heure actuelle, les acteurs et en particulier les signaux « eat-me » impliqués ne sont pas encore entièrement caractérisés. C1q, élément de reconnaissance du complément, participe à la reconnaissance des structures altérées du soi et est un acteur majeur de la tolérance immune. Le travail a porté sur l'identification des signaux exposés au cours de l'apoptose et responsables de la fixation de C1q. Dans un premier temps, l'utilisation de la résonance plasmonique de surface a permis de montrer que C1q se fixe de façon précoce après induction de l'apoptose et que cette reconnaissance implique un composant membranaire. Dans un deuxième temps, différentes approches (biologie cellulaire, biochimie et biologie structurale) ont permis d'identifier la phosphatidylsérine et le désoxyribose de l'ADN comme cibles de C1q à la surface des cellules apoptotiques. Enfin, le rôle respectif au cours de l'apoptose de partenaires connus de C1q (calréticuline et p33) a été précisé. Etant donné la versatilité des propriétés de reconnaissance de C1q, cette molécule aurait donc la capacité originale de détecter et de collecter différents signaux, qui pris ensemble fourniraient un signal fort permettant l'élimination efficace des cellules apoptotiques.

Une distribution lipidique hétérogène est essentielle à l’identité et fonction des organelles, mais l’échange par trafic vésiculaire tend à annuler cette distribution. Il existe donc des mécanismes qui assurent l’homéostasie des lipides. Les protéines Osh (S. cerevisiae) et les OSBP-Related Proteins (ORP, H. sapiens), sont des transporteurs de lipides. Osh4 est capable d’échanger de l’ergostérol contre le phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P), présent sur l’appareil de Golgi. Utilisant des outils fluorescents mesurant avec une précision inégalée le transport de stérol et de PI4P, nous démontrons qu’Osh4 transporte du stérol contre son gradient de concentration en utilisant l’énergie d’un gradient de PI4P. Un couplage au métabolisme du PI4P permettrait à Osh4 d’alimenter le Golgi avec du stérol, ainsi créant le gradient de stérol entre ces organelles. La protéine OSBP participe, via sa capacité à connecter la membrane du RE à celle du trans-Golgi, à la création de jonctions entre ces organelles. Nous avons montré qu’OSBP, par échange stérol/PI4P, utilise le PI4P pour transférer du cholestérol au Golgi, mais également pour autoréguler sa capacité à former les jonctions. Osh6 lie la phosphatidylsérine, nous permettant d’étudier un nouveau mécanisme d’échange. Nous avons résolu la structure cristallographique d’un complexe Osh6/PI4P et avons pu observer l’échange de ces deux ligands par Osh6 entre deux membranes. Cette étude nous permet de suggérer que l’échange de PI4P avec divers lipides, via les protéines Osh/ORP, serait un mécanisme général permettant aux cellules de maintenir le gradient lipidique entre le RE et les membranes tardives de la voie sécrétoire. / An uneven lipid distribution is essential for the function of eukaryotic organelles. However, exchange of material by vesicular trafficking has a tendency to perturb this distribution; mechanisms must though exist to ensure lipid homeostasis. Osh proteins (S. cerevisiae) and OSBP-Related Proteins (ORPs, H. sapiens), are lipid transfer proteins (LTPs). Osh4 is capable of exchanging ergosterol for phosphatidylinositol 4-phosphate (PI4P), found on the Golgi. Using novel fluorescent tools to measure with unprecedented precision the transport of sterol and PI4P, we find that Osh4 can transport sterol against its concentration gradient using the energy of a PI4P gradient. Coupled to phosphoinositide metabolism, this allows Osh4 to transport sterol to the trans-Golgi and create the sterol gradients observed between these organelles. OSBP participates in the creation of membrane contact sites (MCSs) via its capacity to connect ER membranes to those of the trans-Golgi. We have shown that it uses PI4P for transporting cholesterol from the ER to the trans-Golgi by sterol/PI4P counterexchange, hence also autoregulating its tethering activity. Finally, the identification of phosphatidylserine as a ligand for Osh6 allowed us to analyze the possible extrapolation of the PI4P counterexchange mechanism. We have solved the crystal structure of Osh6 in complex with PI4P and have been able to follow counterexchange of PI(4)P and PS in vitro. Concluding, our studies allow us to suggest a general mechanism for ORP/Osh-mediated counterexchange of PI4P for other lipids to maintain lipid gradients between the ER and late membranes of the secretory pathway.

La tomographie par émission de positons (TEP) est une technique d’imagerie moléculaire avec de meilleures performances que la tomographie par émission monophotonique. Son utilisation contribue à l’amélioration des prises en charge des patients. Dans les centres dépourvus de cyclotrons, le 68Ga disponible à partir d’un générateur constitue une alternative pour le développement de traceurs TEP. Pour pouvoir développer des 68Ga-traceurs, un travail de caractérisation de la qualité des éluats a été effectué. Des méthodes de marquage adaptées ont été mises en place et validées. Nous nous sommes intéressés à trois cibles moléculaires particulièrement intéressantes dans les pathologies cardiovasculaires: les récepteurs de la somatostatine (SSTR) surexprimés dans les tumeurs neuroendocrines (TNE) mais constituant aussi une cible d’intérêt dans les pathologies cardiovasculaires à composante inflammatoire ; la phosphatidylsérine (PS), un marqueur de l’apoptose cellulaire et de l’activation plaquettaire ; la P-sélectine, un marqueur des activations plaquettaire et endothéliale. Les traceurs suivants ont été développés: 1) Analogues de la somatostatine ciblant les SSTR: a)68Ga-DOTANOC validé pour l’imagerie des TNE-Gastroentéropancréatiques dans le cadre d’un essai clinique multicentrique. b) 68Ga-NODAGANOC testé in vitro sur des cellules d’adénocarcinome pancréatique. Cette validation initiale dans l’application la plus fréquente(oncologie) a pour objectif de faciliter le passage vers des applications cardiovasculaires futures (athérosclérose, myocardite...) ; 2) Un peptide ciblant la PS : le 68Ga-P04087 ; 3) Un polysaccharide ciblant la P-sélectine: 68Ga-NODAGA-Asphy. Les deux derniers traceurs ont été testés sur un modèle d’endocardite infectieuse chez le rat. / The Positron emission tomography (PET) is a molecular imaging technique with usually better performances than Single-Photon Emission Computed Tomography. Consequently, the use of PET and appropriate tracers could enable clinicians to make a better therapeutic decision, thus improving the management of patients. In centers without cyclotrons, 68Ga available from a generator is an alternative for the development of PET tracers. In order to develop 68Ga labeled-molecules, a characterization of the quality of the eluates was performed. Radiolabeling techniques adapted to the quality of the starting material were developed and validated. In this thesis we focused on three particularly interesting molecular targets in cardiovascular pathologies: somatostatin receptors (SSTR), overexpressed in neuroendocrine tumors (NETs) but also constituting a target of interest in cardiovascular diseases with an inflammatory component; phosphatidylserine (PS), a marker of cell apoptosis and platelet activation; P-selectin, a marker of platelet and endothelial activation.The following tracers have been developed: 1) Somatostatin analogues which target SSTR: a) 68Ga-DOTANOC validated for Gastroenteropancreatic-NETs imaging and used in a multicenter clinical trial. b) 68Ga-NODAGANOC tested in vitro on pancreatic adenocarcinoma cells. This initial validation in the most common application (oncology) aims to facilitate the transition to future cardiovascular applications (atherosclerosis, myocarditis ...) 2) A peptide for PS targeting: 68Ga-P04087; 3) A polysaccharide for P-selectin targeting: 68Ga-NODAGA-Asphy. The last two radiolabeled molecules were tested in a rat model of infective endocarditis.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec le groupe Guerbet. Il visait à caractériser la lésion qui fait suite à un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique en imagerie par résonance magnétique (IRM) grâce à des agents de contraste novateurs. Guerbet et leurs collaborateurs ont développés des USPIO ciblés (ultrasmall superparamagnetic iron oxide), particules de fer couplées à des peptides reconnaissant spécifiquement un biomarqueur. Dans un modèle d’ischémie cérébrale avec reperfusion réalisé chez la souris, nous avons recherché la capacité de ces agents à caractériser la lésion d’une part en terme de type de mort cellulaire par le ciblage de la phosphatidylsérine (PS), marqueur cellulaire externalisé au cours de l’apoptose, et d’autre part en terme de déficit vasculaire par le ciblage de VCAM-1, molécule d’adhésion impliquée dans le processus inflammatoire. En ce qui concerne l’apoptose, nous avons tout d’abord montré par immunohistochimie l’expression de caspase-3 active, marqueur apoptotique, dès 6 heures et jusqu’à 72 heures après l’ischémie. Cependant, en IRM, l’utilisation d’USPIO ciblant la PS (le P03234 et le P03675) n’a pas permis la détection du phénomène apoptotique. Actuellement d’autres agents de contraste de ce type sont en cours de développement chez Guerbet. En ce qui concerne l’inflammation vasculaire, l’étude de l’expression de VCAM-1 par immunohistochimie a montré l’apparition d’un marquage dès 6 heures après l’ischémie avec un maximum à 24 heures. L’utilisation d’un USPIO-VCAM-1 (le P03011) a permis de mettre en évidence sur les images IRM des zones d’hypointensités dans la lésion, ce qui correspond à la présence de particules de fer. L'analyse histologique de ces cerveaux a montré une colocalisation de l’USPIO avec sa cible VCAM-1, ce qui établit la preuve de concept. Ces travaux ont permis mettre en évidence la capacité d’USPIO développés par Guerbet à cibler des marqueurs biologiques, notamment VCAM-1, à la suite d’une ischémie cérébrale. Ceci suggère que ce type d’agent de contraste pourrait être un bon outil clinique pour la caractérisation de la lésion ischémique chez les patients victimes d’AVC. / This work is a collaboration with Guerbet group. It aimed to characterize the lesion that follows an ischemic stroke with magnetic resonance imaging (MRI) by innovative contrast agents. Guerbet developped targeted USPIO (ultrasmall superparamagnetic iron oxide), which are iron particles coupled to peptides which specifically bind a biomarker. In a mouse model of cerebral ischemia-reperfusion, we studied the capacity of these agents to characterize the lesion on the one hand in terms of cellular death by targeting phosphatidylserin (PS), a cellular marker externalized during apoptosis, and on the other hand in terms of vascular deficit by targeting VCAM-1, an adhesion molecule implied in the inflammatory process. Concerning apoptosis, we showed by immunohistochemistry the expression of active caspase-3, an apoptotic marker, between 6 and 72 hours after ischemia. Nevertheless on MRI, the use of USPIO targeting PS (both P03234 and P03675) did not allow us to detect the apoptotic phenomenon. Currently, other PS-targeted contrast agents are developed by Guerbet. Concerning vascular inflammation, the study of VCAM-1 by immunohistochemistry showed an up-regulated expression 6 hours after ischaemia which reached a maximum at 24 hours. VCAM-1-USPIO (P03011) induced a decrease of the MRI signal appearing as hypointense foci in the lesion, which correspond to iron particles. The histological analysis of these brains showed a colocalisation of the USPIO with its target VCAM-1, which establishes the proof of concept. This work showed the capacity of USPIO developed by Guerbet to target biological markers, particularly VCAM-1, following cerebral ischemia. This suggests that this kind of contrast agent could be a good clinical tool to characterize the ischemic lesion in patients suffering from stroke.

L’Annexine A5 (AnxA5) est une protéine soluble se liant aux membranes contenant de la phosphatidylsérine (PS) en présence de calcium (Ca2+). Le rôle central joué par l’AnxA5 dans les processus de réparation membranaire a été récemment mis en évidence. L’AnxA5 possède une très forte affinité pour les membranes biologiques contenant de la PS, cependant son mode de liaison aux membranes n’est pas encore élucidé.La première partie de mon travail de thèse a concerné le développement d’une approche originale d’étude de la liaison de l’AnxA5 à des microsphères de silice fonctionnalisées par une bicouche lipidique (µPSiO2@SLB pour supported lipid bilayer), par cytométrie en flux (FCM). Cette approche m’a permis d’étudier la liaison à l’équilibre et en cinétique à très faible concentration en AnxA5, de l’ordre du picomolaire. Cette approche représente une des méthodes les plus sensibles d’étude de liaison à l’équilibre et la première permettant d’accéder aux constantes cinétiques d’interaction pour l’AnxA5. Cette étude m’a également permis de mettre au point une stratégie de dosage indirect de liposomes contenant de la PS avec une sensibilité de l’ordre du nanogramme de lipides par millilitre.La seconde partie de ma thèse a concerné l’étude de microparticules (MP), fragments de membranes cellulaires présents dans les fluides biologiques. Dans le plasma sanguin la majorité des MP sont d’origine plaquettaire et exposent de la PS. Il existe une corrélation entre la concentration en MP plasmatiques exposant de la PS et le développement de pathologies thrombotiques. La FCM est la méthode de référence dans l’étude des MP cependant leur détection est rendue difficile par leur petite taille. J’ai appliqué aux MP plasmatiques le test de dosage développé pour les liposomes. Les résultats obtenus sont prometteurs et permettent d’envisager le développement d’un test de dosage de l’ensemble des MP exposant de la PS. / Annexin-A5 (AnxA5) is a soluble membrane binding protein that binds to phosphatidylserine (PS) containing membranes in a calcium dependent manner and plays a central role in cell membrane repair processes. AnxA5 has a remarkably high affinity for PS containing membranes, but its binding mechanism remains unclear.The first part of my PhD work was to develop a new method for studying AnxA5 binding using supported lipid bilayer functionalized silica microspheres (µPSiO2@SLB) and Flow Cytometry (FCM). This approach allowed me to describe in details both equilibrium and kinetics of AnxA5 binding at picomolar concentrations in AnxA5. This study is one of the most sensitive for equilibrium binding studies and the first allowing to measure binding kinetics constants for AnxA5. This study also led to the development of a new strategy for determination of liposome concentration with sensitivity in the range of one nanogram of lipid per milliliter. The second part of my work focused on microparticles (MP) that are cell membrane fragments found in biological fluids. In plasma, the vast majority of MP originates from platelets and expresses PS at their surface. There is a correlation between MP concentration in plasma and thrombotic risk. FCM is the “golden standard” of hæmatologic analysis but the majority of MPs are too small to be detected. I have applied the test developed with liposomes for the quantification of MP. The results are promising and allow foreseeing the development of a test able to give the absolute quantity of PS exposing MPs in plasma samples.

Les lymphocytes T orchestrent la réponse immunitaire adaptative afin de nous protéger contre les pathogènes. Les lymphocytes T sont dotés d’un récepteur de surface, le récepteur de cellules T (TCR), qui transmet le signal de stimulation vers l’intérieur de la cellule afin d’amorcer la cascade d’activation des cellules T. Le TCR est un complexe multimérique composé des dimères TCRαβ, CDεγ, CD3εδ et CD3ζζ. Les chaînes TCRαβ reconnaissent les antigènes pathogéniques tandis que les chaînes CD3 initient la cascade de signalisation des cellules T par la phosphorylation de leurs chaînes cytoplasmiques. Il est toujours incompris comment le signal d’activation du TCR est transmis des chaînes TCRαβ jusqu’aux domaines cytoplasmiques des chaînes CD3. Chez les lymphocytes T au repos, les chaînes CD3ε et CD3ζ sont associées au feuillet interne de la membrane plasmique (MP). Le domaine cytoplasmique de CD3ε et CD3ζ est riche en acides aminés basiques, ce qui permet leur association électrostatique avec les phospholipides acides de la MP. La phosphatidylsérine (PS) est le phospholipide acide le plus abondant de la MP. La PS est redistribuée exclusivement à la face cytoplasmique de la MP. Lors de l’activation des lymphocytes T, les chaînes CD3ε et CD3ζ des TCRs doivent se détacher de la PS pour leur phosphorylation. La dissociation membranaire d’un grand nombre de chaînes CD3 est essentielle à l’amplification de l’activation des lymphocytes T. Un mécanisme de dissociation des chaînes CD3ε et CD3ζ des TCRs proposé dans la littérature est par l’élévation intracellulaire de calcium. Un influx robuste de calcium est généré suivant la stimulation des cellules T. En plus d’être essentiel à l’activation efficace des cellules T, il a été proposé que le calcium neutralise les phospholipides acides de la MP afin de dissocier les chaînes CD3. Le calcium est également un co-facteur dans l’activité de plusieurs enzymes, comme la scramblase lipidique TMEM16F. TMEM16F redistribue la PS à la MP suivant l’élévation du calcium intracellulaire, ce qui résulte en la réduction de la PS au feuillet interne. Nous avons donc émis l’hypothèse que le calcium régule la dissociation des chaînes CD3 par l’activation de TMEM16F. Notre étude démontre que la redistribution calcium-dépendante de la PS par TMEM16F est essentielle à la dissociation membranaire de CD3ε dans la lignée de cellules T Jurkat. La réduction de l’expression de TMEM16F par ARN interférant (shTMEM16F) empêche la dissociation massive des chaînes CD3ε suivant la stimulation des cellules T. De plus, les cellules shTMEM16F démontrent une diminution de la phosphorylation des molécules de signalisation des cellules T. En contraste, l’expression d’une forme constitutivement active de TMEM16F augmente la redistribution de PS à la MP, la dissociation membranaire des chaînes CD3ε et la phosphorylation des molécules de signalisation. Notre étude démontre que la redistribution de la PS par la scramblase calcium-dépendante TMEM16F régule la dissociation membranaire des chaînes CD3 du TCR afin d’amplifier l’activation des cellules T. Enfin, nous avons confirmé les défauts d’activation dans des cellules T murines primaires exprimant shTMEM16F lors d’une réponse immunitaire. En conclusion, notre étude démontre le rôle de la régulation de la PS dans l’activation des cellules T. Nous avons démontré que nous pouvons modifier le niveau d’activation des cellules T en modulant la PS à la MP. Nos résultats ont ainsi plusieurs implications pour la conception et l’amélioration des immunothérapies basées sur les cellules T. / T lymphocytes protect us against pathogens by orchestrating the adaptive immune response. T lymphocytes possess a specific surface receptor, the T cell receptor (TCR), which conveys the stimulation signal towards the cytoplasm for the initiation of the T cell activation cascade. The TCR is a multimeric complex composed of the TCRαβ, CDεγ, CD3εδ and CD3ζζ dimers. The TCRαβ chains recognize the pathogenic antigens while the CD3 chains initiate the T cells signaling cascade through the phosphorylation of their cytoplasmic tails. It is not yet understood how the TCR activating signal is transmitted through the membrane from the TCRαβ chains towards the cytoplasmic tails of the CD3 chains. In resting T cells, the CD3ε and CD3ζ chains are associated to the inner leaflet of the plasma membrane (PM). The cytoplasmic tails of CD3ε and CD3ζ are rich in basic amino acids, which allow electrostatic association with acidic phospholipids at the PM. Phosphatidylserine (PS) is the most abundant acidic phospholipid and is exclusively distributed towards the cytoplasmic PM leaflet. During T cell activation, the CD3ε and CD3ζ cytoplasmic tails have to dissociate from PS for their phosphorylation. The membrane dissociation of a large number of CD3 chains is essential for the amplification of T cell activation. A mechanism of CD3ε and CD3ζ chain dissociation that has been proposed in the literature is through intracellular calcium elevation. A robust calcium influx is generated following T cell stimulation. In addition to its essential role in regulating T cell activation, it has been proposed that calcium ions neutralize the PM acidic phospholipids for CD3 chain dissociation. Calcium is also an essential cofactor for the activity of many enzymes, such as the phospholipid scramblase TMEM16F. TMEM16F redistributes PS at the PM following intracellular calcium mobilization, resulting in a reduction of inner leaflet PS. We propose that calcium regulates CD3 chain dissociation through TMEM16F activity. Our study demonstrates that calcium-dependent PS redistribution by TMEM16F is required for CD3ε membrane dissociation in the Jurkat T cell line. Reduction of TMEM16F expression by shRNA targeting (shTMEM16F) prevents massive CD3ε chain dissociation following 8 T cell stimulation. The shTMEM16F cells show a reduction in the phosphorylation of TCR-proximal signaling molecules. In contrast, expression of a constitutively active mutant of TMEM16F increases PS redistribution, CD3ε chain dissociation and phosphorylation of TCR-proximal signaling molecules. Our study demonstrates that PS redistribution by the calcium-dependent TMEM16F scramblase regulates CD3 chain dissociation for the amplification of T cell activation. In addition, we have confirmed T cell activation defects in shTMEM16F murine primary T cells during an immune response. In conclusion, our study demonstrates the role of PS regulation by TMEM16F in T cell activation. We showed that we could modify the level of T cell activation by modulating the concentration of PS at the inner leaflet of the PM. Our results thus have important implications for the development and improvement of immune receptor-based cancer immunotherapies.

La couche de nacre de la coquille de l'huître perlière Pinctada radiata des côtes tunisiennes est considérée comme un biomatériau ostéogénique prometteur. L’objectif de ce travail intitulé « Ostéogénie, intégration et qualité de la nacre d’un bivalve des côtes tunisiennes : Pinctada radiata (Leach, 1814) » consiste dans un premier temps à valoriser l’espèce P. radiata par sa qualité nutritionnelle par un suivi saisonnier de la composition de sa chair en lipides totaux et en phospholipides particulièrement les PC, PE, PS et PI. Les analyses effectuées ont montré que les lipides de P.radiata sont caractérisés par une richesse en acides gras polyinsaturés (AGPI) de la série n-3 qui dépasse 3 fois celle des AGPI de la série n-6. Ces AGPI de la série n-3 en particulier l’EPA (C20:5n-3) et le DHA (C22:6n-3), sont connus comme étant les AG les plus importants dans l’alimentation humaine puisqu’ils préviennent des maladies cardiovasculaires et des pathologies ostéo-articulaires. Par ailleurs, P. radiata de la région de Maharès présente la meilleure qualité de nacre en Tunisie. Les analyses biochimiques ont montré que cette région, constitue la meilleure localisation de cette espèce qui est loin des zones portuaires et des différentes origines de stress (pêche, exploitation, zone touristique etc…). En plus de cet aspect, la zone de Maharès renferme des pintadines présentant une bonne qualité en termes d’épaisseur de nacre. Nos résultats montrent que la composition, saisonnière, en acide gras des phospholipides et en particulier des glycérophospholipides (PE, PI, PS et PC) de la nacre est riche en acides gras saturés C14 :0, C16 :0 et C18 :0 particulièrement en hiver et dans un moindre degré au printemps. La nacre, substance ostéogénique, a été également caractérisée par un taux élevé de plusieurs AGPI de la série n-3 et n-6, particulièrement (18:3n-3, 18:4n-3, 20:5n-3, 22:5n-3, 22:6n-3 et le 20:4n-6). Pour démontrer les potentialités ostéogéniques des extraits de la nacre, nous avons utilisé un modèle "in vitro" utilisant 4 extraits lipidiques : l’extrait lipidique de la nacre de P.radiata (Ln), l’extrait lipidique de la chair de P.radiata (Lc), l’ESM (Ethanol soluble Matrix) de la nacre de P.radiata (Br) et l’ESM de la nacre de P.margaritifera (Bm). Nous avons comparé, in vitro, le pouvoir ostéogénique des extraits ESM des deux espèces P. radiata et P. margaritifera sur deux types de cellules les préchondrocytes ATDC5 et les préostéoblastes murins MC3T3. Les différents extraits (Ln, Lc, Br et Bm) induisent l’engagement des cellules MC3T3 vers le lignage ostéoblastique par l’activation des promoteurs des gènes spécifiques du tissu osseux, tels que: le collagène de type 1, l’ostéocalcine (OC), l’ostéopontine(OP) et le Runx2. Ces extraits induisent aussi l’engagement des cellules ATDC5 vers la différenciation endochondrale par l’activation des promoteurs des gènes spécifiques du tissu osseux, tels que: le collagène de type 1 alpha-1 (Col1a1), l’Aggrécane et le collagène de type X alpha-1 (ColXA1). De plus, nous remarquons que la fraction organique ou ESMr(Br) en comparaison avec celle de P.margaritifera (Bm) présente également les propriétés stimulantes de la nacre et la stimulation est même beaucoup plus importante. Ces résultats mettent en évidence, dans les modèles expérimentaux mis en oeuvre, l’intérêt des lipides. Ces derniers semblent jouer un rôle important dans cette stimulation. De plus, nous pouvons penser à la possibilité de l’association des molécules de nacre ou de biominéralisation avec les acides gras de la nacre et de la chair dans les défauts osseux à travers les sites actifs de l’os ou du cartilage humain présentant les différentes pathologies ostéarticulaires / The nacre layer of the shell of the pearl oyster Pinctada radiata of tunisian coast is considered a promising osteogenic biomaterial. The objective of this work entitled "Osteogenie, integration and quality of nacre of a tunisian coast bivalve: Pinctada radiata (Leach, 1814)" is a first step to enhance the species P.radiata its nutritional quality by seasonal monitoring of the composition of the flesh of total lipids and phospholipids in particular PC, PE, PS and PI. The analyzes showed that lipids of P.radiata are characterized by rich in polyunsaturated fatty acids (PUFAs) of the n-3 more than 3 times that of PUFAs n-6 series. These PUFAs of the n-3 series particularly EPA (C20: 5n-3) and DHA (C22: 6n-3) are known to be the most important AG in the food as prevent of the cardiovascular disease, and joint/ bone pathologies. Moreover, P. radiata of Mahares region has the best quality of nacre in Tunisia. Biochemical analyzes showed that this region is the best location of this species that is far from the port areas and different sources of stress (fishing, exploitation, tourist area etc ...). In addition to this aspect, the area contains pintadines having good quality in terms of thickness of nacre. Our results show that the seasonal composition of fatty acid of phospholipids in particular glycerophospholipids (PE, PI, PS and PC) nacre is rich in saturated fatty acids C14: 0, C16: 0 and C18: 0 especially in winter and spring in a lesser degree. Nacre, osteogenic substance, was also characterized by a high rate of PUFA of the n-3 and n-6 rate, especially (18: 3n-3, 18: 4n-3, 20: 5n-3, 22 5n-3, 22: 6n-3 and 20: 4n-6). To demonstrate the osteogenic potential of extracts of nacre, we have established an "in vitro" model using 4 lipid extracts: the lipid extract of nacre P.radiata (Ln); the lipid extract of the flesh of P.radiata (Lc), ESM (Ethanol soluble Matrix) of the mother-of P.radiata (Br) and ESM nacre of P. margaritifera (Bm). We compared “in vitro” osteogenic power ESM extracts of both species P. radiata and P. margaritifera on two types of cells the préchondrocytes ATDC5 and the murine preosteoblasts MC3T3. The different extracts (Ln, Lc, Br and Bm) induce engagement MC3T3 osteoblast lineage cells to the activation of the promoters of specific genes of bone tissue, such as collagen type 1, osteocalcin (OC), osteopontin (OP) and Runx2. These extracts also induce the commitment of ATDC5 cells to endochondral differentiation by activating specific genes promoters of bone tissue, such as collagen type 1 alpha 1 (COL1A1), the aggrecan and collagen type alpha 1-X (ColXA1). Moreover, we note that the organic fraction or ESMR (Br) compared with that of P. margaritifera (Bm) also has stimulant properties of nacre and the stimulation is even more important. These results demonstrate, in experimental models used, the interest of lipids. They seem to play an important role in this stimulation. Moreover, we can think about the possibility of the association of molecules or nacre biomineralization with the fatty acids of the nacre and flesh in bone defects through the active sites of bone or cartilage presenting the human osteoarticular different pathologies

Les vésicules extracellulaires (VEs) sont des vésicules membranaires de taille majoritairement submicrométrique présentes dans les fluides biologiques et émises par les cellules en réponse à divers stimuli. Les VEs sont impliquées dans de nombreux phénomènes physiologiques mais également dans des pathologies telles que cancers ou maladies cardiovasculaires. Elles pourraient donc être utilisées comme biomarqueurs de ces pathologies. Bien que les VEs soient aujourd’hui largement étudiées, nos connaissances sur le sujet demeurent limitées. Ceci est principalement dû aux difficultés de caractérisation des VEs et à l’absence de standardisation de leurs méthodes d’étude et d’isolation. La première partie de mon travail de thèse a porté sur le développement d’une méthode de thiolation de protéines. Des anticorps ont été modifiés pour exposer des thiols et ont été conjugués à des nanoparticules d’or fonctionnalisées par des maléimides. Le couplage des anticorps thiolés aux nanoparticules d’or a été étudié de manière quantitative et des conditions de conjugaison optimales ont été déterminées par des approches biochimiques. La seconde partie de ce travail a concerné la caractérisation des VEs du plasma sanguin de sujets sains par microscopie électronique à transmission (MET). La morphologie, la taille et le phénotype des VEs ont été déterminés par cryo- MET combinée au marquage par des nanoparticules d’or conjuguées à des protéines. La quantification objective des VEs du plasma sanguin a été réalisée à l’aide d’une méthode originale de MET basée sur la sédimentation de VEs sur grille de MET. La troisième partie de cette étude a consisté à mettre au point une méthode d’isolation de VEs à l’aide de particules magnétiques conjuguées à de l’AnxA5. Des conditions permettant d’extraire la totalité des VEs exposant la phosphatidylsérine contenues dans un plasma sanguin ont été déterminées par cytométrie en flux (CF). Ce travail a permis d’apporter une caractérisation détaillée des VEs du plasma sanguin du sujet sain et peut servir de référence pour des études ultérieures concernant les VEs contenues dans des plasmas ou autres liquides biologiques pathologiques. / Extracellular vesicles (EVs) are submicrometric membrane vesicles found in body fluids and produced by cells in response to various stimuli. EVs are involved in numerous physiological processes but also in pathologies as cancers or cardiovascular diseases. Even if EVs are largely studied, our knowledge about them remains limited. This is mainly caused by the difficulties to characterize EVs and by the lack of standardized methods allowing their characterization. The first part of my PhD work focused on the development and optimization of a protein thiolation method. Antibodies modified to expose few thiols were conjugated to gold nanoparticles functionalized with maleimides. The binding of thiolated antibodies to gold nanoparticles was quantitatively studied and optimal conjugation conditions were determined using biochemical methods. The second part of my PhD work concerned the characterization of blood plasma EVs from healthy subjects using transmission electron microscopy (TEM). EVs morphology, size and phenotype were determined by cryo-TEM combined with labelling with protein-conjugated gold nanoparticles. The near-absolute quantification of blood plasma EVs was achieved using an original TEM method based on the direct sedimentation of EVs onto TEM grids. The third part of this study consisted in developing an EV isolation method using AnxA5-conjugated magnetic particles. Conditions allowing total extraction of blood plasma phosphatidylserine-exposing EVs were determined using flow cytometry (FC). This study presents a detailed characterization of blood plasma EVs from healthy subjects and can serve as a reference for future studies on EVs contained in pathological plasmas or other body fluids.