Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Ce mémoire porte sur l'évolution de la négation en français entre le XVIe et le XIXe siècle. Plus spécifiquement, il traite de l'utilisation, telle que consignée par les grammaires et dictionnaires de l'époque, des mots aucun, personne, et rien. Il s'agit d'analyser les descriptions, explications et exemples que l'on y trouve à propos du fonctionnement de la négation en français et des expressions dans lesquelles entraient les mots aucun, personne et rien. Entre autres, nous avons voulu vérifier, à travers le discours des grammairiens et lexicographes, si ces expressions ont pu accepter à une certaine époque la présence des marqueurs de négation pas et point, sans mener à une interprétation de double négation. Pour cette étude, un corpus de 67 grammaires et dictionnaires a été constitué. Des extraits relatifs aux mots aucun, personne, rien, pas et point et des extraits relatifs à la négation en général ont ensuite été recueillis dans ces ouvrages de référence. Ces extraits ont ensuite été organisés selon les thèmes qui y étaient abordés en vue de les analyser. Les mots aucun, personne et rien ont d'abord véhiculé une valeur affirmative pour ensuite véhiculer une valeur négative. Cependant, nous verrons que ces mots n'ont pas tous évolué au même rythme. Le corpus constitué permet de suivre l'évolution des constructions syntaxiques dans lesquelles ces mots sont employés, des phrases positives jusqu'aux phrases négatives, en passant par des cas d'emplois interrogatifs et dubitatifs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : XVIe siècle au XIXe siècle, aucun, concordance négative, dictionnaires, grammaires, histoire du français, négation, personne, polarité négative, rien.

Objectif: Crumbs3 (CRB3) est essentielle pour la polarité épithéliale et la formation des jonctions serrées. Deux isoformes de CRB3 ont été identifiés, soit CRB3A et CRB3B. Les fonctions et la localisation de ces protéines demeurent méconnues. Notre objectif était d'étudier la localisation de ces protéines dans différentes lignées épithéliales et leur fonction par identification de partenaires d'interaction. Méthodes: Nous avons produit un gène de fusion HIS-CRB3A qui a été exprimé dans des cellules d'insectes, puis le produit de ce gène a été purifié à l'aide de billes magnétiques. La protéine HIS-CRB3 isolée a servie d'appât pour isoler des partenaires d'interaction par spectrométrie de masse à partir d'un homogénat de cellules épithéliales humaines (Caco-2). Résultats : L'analyse en spectrométrie de masse a révélé que plusieurs importines et exportines interagissent avec CRB3, suggérant que CRB3 puisse se localiser au niveau du noyau. En accord avec cette hypothèse, l'analyse de la séquence de CRB3 montre un NLS et un NES potentiels. De plus, par immunofluorescence et fractionnement cellulaire, nous avons montré que CRB3B se situe au niveau du noyau. Par contre, la localisation de CRB3A est restreinte à la membrane plasmique. Conclusion : Nous avons identifié des partenaires d'interaction de CRB3 qui laisse présager des fonctions insoupçonnées pour cette protéine.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019. / Les fonctions des cellules épithéliales reposent sur la distribution asymétrique de différents constituants cellulaires, organisation structurale nommée polarité épithéliale. Plus de 80% des cancers sont d’origine épithéliale, et l’altération de la polarité cellulaire contribue à la progression du cancer. L’élucidation des mécanismes moléculaires contrôlant la polarité épithéliale est donc primordiale. La protéine Yurt permet de maintenir l’intégrité de la membrane latérale et de limiter la croissance de la membrane apicale dans les épithéliums polarisés. Les orthologues humains de Yurt, EHM2 et EPB41L5, sont surexprimés dans des cellules cancéreuses hautement métastatiques et sont associés à un mauvais pronostic. EPB41L5 est aussi impliquée dans la transition épithélio-mésenchymateuse et dans la formation des métastases. Le développement d’inhibiteurs de EHM2 et EPB41L5 pourrait donc contrer la progression tumorale. L’objectif général de mon doctorat était de mieux comprendre les modes de régulation de ces protéines, ce qui est un préalable essentiel pour la mise en place de stratégies thérapeutiques dans le contexte du cancer. Durant la polarisation des cellules épithéliales, Yurt est confinée à la membrane latérale et assure l’intégrité de ce domaine membranaire en réprimant la machinerie apicale. Aux stades tardifs de l’embryogenèse, le recrutement apical de Yurt permet de restreindre la taille de la membrane apicale. Néanmoins, les mécanismes moléculaires soutenant la dynamique spatiotemporelle de Yurt, et les mécanismes précis par lesquels Yurt inhibe la machinerie apicale étaient non définis. Au cours de mon doctorat, nous avons montré que la kinase apicale aPKC phosphoryle Yurt pour empêcher sa localisation apicale prématurée. Une version non phosphorylable de Yurt démantèle le domaine apical, indiquant que l’exclusion apicale de Yurt dépendante de aPKC est cruciale pour la polarité épithéliale. En retour, Yurt antagonise les fonctions de aPKC pour prévenir l’apicalisation de la membrane plasmique. La capacité de Yurt à lier et restreindre les fonctions de aPKC est centrale pour son rôle dans la polarité épithéliale. En effet, déléter le site de liaison à aPKC neutralise l’activité de Yurt. Ainsi, Yurt et aPKC sont impliquées dans une relation antagoniste bidirectionnelle qui contribue à la ségrégation des domaines membranaires, ce qui soutient l’architecture fonctionnelle des tissus épithéliaux. iv Ensuite, pour comprendre plus en profondeur comment est modulée l’activité de Yurt, nous avons investigué les propriétés biochimiques de Yurt et de ses orthologues. Ces protéines appartiennent à la famille des protéines à domaine « Four-point-one, Ezrin, Radixin, Moesin » (FERM). Elles possèdent également un domaine adjacent à FERM (FA pour « FERM-adjacent »), définissant un sous-groupe de la famille FERM. Certaines protéines de cette famille ont la capacité de former des homo-oligomères, ce qui module leurs fonctions. Nos résultats indiquent que Yurt et EPB41L5 sont également capables de s’homo-oligomériser. Nous avons démontré que l’unité FERM-FA définit une interface oligomérique. De plus, nous avons montré que la phénylalanine 281 (F281) et le tryptophane 283 (W283) sont particulièrement importants pour l’interaction homotypique de Yurt. En effet, la substitution de ces résidus en arginine (R) abolit l’interaction homotypique de Yurt in vitro. Nous avons alors généré une lignée de drosophile exprimant YurtF281R, W283R à partir du locus endogène yurt grâce à la technique CRISPR/Cas9. Les embryons exprimant YurtF281R, W283R sont phénotypiquement similaires aux embryons complètement dépourvus de Yurt, suggérant fortement que la multimérisation de Yurt est cruciale pour ses fonctions in vivo. Nous avons également démontré que la kinase aPKC déstabilise l’oligomère de Yurt conduisant à une répression de ses fonctions. Ceci révèle un mécanisme par lequel cette kinase supporte la formation du domaine apical. En résumé, mes travaux de doctorat ont permis de décrypter le mécanisme d’exclusion apicale de Yurt par la kinase aPKC dans les cellules épithéliales immatures. Nous avons également mis en évidence une relation antagoniste bidirectionnelle entre Yurt et aPKC. Ceci contribue à maintenir la bonne ségrégation des domaines membranaires, et ainsi soutenir l’architecture fonctionnelle des tissus épithéliaux. De plus, nous avons démontré que l’oligomérisation de Yurt est cruciale pour ses fonctions in vivo. Cette propriété biochimique est conservée chez son orthologue humain EPB41L5. Ceci offre donc une opportunité unique dans la lutte contre le cancer. En effet, des composés interférant avec cette oligomérisation pourraient limiter l’activité de EPB41L5, et ainsi combattre la progression tumorale. / The polarized architecture of epithelial cells along the apical-basal axis is crucial for epithelial tissue morphogenesis, physiology and homeostasis. Over 80% of cancers are of epithelial origin, and the alteration of cell polarity contributes to cancer progression. Elucidating the molecular mechanisms controlling epithelial polarity is therefore essential. The protein Yurt stabilizes the lateral membrane and limits apical membrane growth in polarized epithelia. The human Yurt orthologs EHM2 and EPB41L5 are overexpressed in many cancers. This correlates with poor outcome for patients. EPB41L5 also supports epithelial-mesenchymal transition and metastasis. Elaborating strategies limiting EHM2 and EPB41L5 activity is of special interest in oncology. The general objective of my PhD was to decipher the regulation of these proteins to pave the way for new therapeutic strategies for the treatment of cancer. During organogenesis, Yurt is confined to the lateral membrane and supports the stability of this membrane domain by repressing the apical machinery. At later stages of embryogenesis, the apical recruitment of Yurt establishes a local negative regulatory feedback loop that restricts the size of the apical membrane. However, the molecular basis sustaining the spatiotemporal dynamics of Yurt, and the precise mechanisms by which Yurt inhibits apical promoting factors were undefined. During the first part of my Ph.D., we demonstrated that aPKC phosphorylates Yurt to prevent its premature apical localization. A non-phosphorylatable version of Yurt dominantly dismantles the apical domain, showing that its aPKC-mediated exclusion is crucial for epithelial cell polarity. In return, Yurt counteracts aPKC functions to prevent apicalization of the plasma membrane. The ability of Yurt to bind and restrain aPKC signaling is central for its role in polarity, as removal of the aPKC binding site neutralizes Yurt activity. Thus, Yurt and aPKC are involved in a reciprocal antagonistic regulatory loop that contributes to the segregation of discrete and mutually exclusive membrane domains, thereby sustaining the functional architecture of epithelial tissues. To further define how Yurt activity is modulated, we investigated the biochemical properties of Yurt and its orthologs. Yurt and EPB41L5 belong to the Four-point-one, Ezrin, Radixin, Moesin (FERM) domain protein family. These proteins also contain a FERM-adjacent (FA) domain which defines a subfamily of FERM proteins. Some proteins of this superfamily have the ability to multimerize. Our results indicate that both Yurt and EPB41L5 oligomerize. Our data also establish that the FERM-FA unit forms an oligomeric interface, and that multimerization of Yurt is crucial for its function in epithelial cell polarity regulation. Finally, we demonstrated that aPKC destabilizes the Yurt oligomer to repress its functions, thereby revealing a mechanism through which this kinase supports apical domain formation. In summary, my Ph.D. work has deciphered the mechanism sustaining the apical exclusion of Yurt by aPKC in immature epithelial cells. We have also demonstrated a reciprocal antagonistic regulatory loop between Yurt and aPKC. This contributes to maintaining the proper segregation of membrane domains, and thus supporting the functional architecture of epithelial tissues. In addition, we have demonstrated that Yurt oligomerization is crucial for its in vivo functions. This biochemical property is conserved in its human ortholog EPB41L5. This offers a unique opportunity in the fight against cancer. Indeed, compounds interfering with this oligomerization could limit the activity of EPB41L5, and thus counteract tumor progression.

Titre de l'écran-titre (visionné le 1er mai 2023) / Introduction. La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) est associée à la perte de polarité épithéliale et à l'acquisition d'une invasion accrue. La polarité épithéliale divise les cellules épithéliales en domaines apical, latéral et basal, et elle est importante pour le bon fonctionnement des tissus. La protéine Drosophila Yurt (Yrt), localisée corticalement, oligomérise via ses domaines FERM et FERM-FA et est importante dans la régulation de la polarité épithéliale. Ses orthologues humains, EPB41L5 et EPB41L4B, sont surexprimés dans plusieurs cancers épithéliaux. De plus, leur surexpression favorise la formation de métastases et est associée à un mauvais pronostic. Ainsi, ces protéines seraient des cibles importantes pour limiter les métastases. Cependant, la régulation de Yrt n'est pas encore complètement élucidée. Nous avons émis l'hypothèse que la localisation subcellulaire est cruciale pour la fonction de Yrt et de ses orthologues humains. Le but de cette étude était d'élucider les domaines structuraux de Yrt lui permettant de s'associer au cortex cellulaire et les mécanismes régulant cette localisation. Méthodologie. Une analyse structure-fonction couplée à l'immunofluorescence a été réalisée pour identifier les domaines responsables de la localisation corticale de Yrt in vivo. De plus, la quantification du signal cortical et cytoplasmique des différentes constructions Yrt a été effectuée. L'impact fonctionnel a été analysé à partir de cuticules embryonnaires. Résultats. Nous avons découvert que le motif basique et hydrophobe (BH) dans les lobes F1 et F3 du domaine FERM de Yrt influence son ciblage cortical. Les motifs BH contiennent des résidus chargés positivement qui interagissent avec les phospholipides membranaires chargés négativement par le biais d'interactions électrostatiques. De plus, nous avons constaté que lorsque Yrt est mal localisé au cortex cellulaire, sa fonction est affectée. Conclusion. Nos résultats mettent en évidence le rôle important du ciblage de la membrane électrostatique du Yrt. Ces connaissances pourraient ainsi contribuer au développement de stratégies thérapeutiques innovantes contre les orthologues humains Yrt dans la tumorigenèse. / Introduction. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is associated with the loss of epithelial polarity and the acquisition of enhanced invasion. Epithelial polarity divides epithelial cells into apical, lateral, and basal domains, and it is important for proper tissue function. The cortically localized Drosophila Yurt (Yrt) protein oligomerizes via its FERM and FERM-FA domains in regulating epithelial polarity. Its human orthologs, EPB41L5 and EPB41L4B, are over expressed in several epithelial cancers. Furthermore, their overexpression promotes metastasis leading to overall poor survival and prognosis. Thus, these proteins would be significant targets in limiting metastasis. However, the exact mode of Yrt regulation is yet to be fully elucidated. We hypothesized that subcellular localization is crucial for Yrt regulation and its human orthologs. Thus, we elucidated the domains and subdomains of Yrt allowing it to target the cell cortex and the mechanisms regulating this localization. Methods. A structure-function analysis was performed coupled with immunofluorescence to identify the domains responsible for the cortical localization of Yrt in vivo. Also, we quantified the signal intensity at the cortical and cytoplasmic region for the various Yrt constructs tested. We further analyzed the functional impact using embryonic cuticle. Results. We discovered that the basic and hydrophobic motifs within the F1 and F3 lobes of the FERM domain influences Yrt cortical targeting. These motifs contain positively charged residues that interact with negatively charged membrane phospholipids through electrostatic interactions. Moreover, we found that when Yrt is mislocalized from the cell cortex, its function is impacted. Conclusion. Our findings highlight the important roles of electrostatics and oligomerization in the cortical targeting of the Yrt. This knowledge could thus contribute to the development of innovative therapeutic strategies against Yrt human orthologs in tumorigenesis.

Les tissus épithéliaux recouvrent les surfaces et les cavités du corps et fonctionnent comme des barrières sélectives capables d'échanges entre les différents compartiments de l'organisme. La fonctionnalité de ces tissus repose notamment sur la mise en place et le maintien d'une asymétrie structurale des cellules épithéliales, aussi appelée « polarité épithéliale ». La modulation des mécanismes orchestrant l'asymétrie membranaire est centrale dans la formation et le maintien de l'architecture des tissus épithéliaux. Ainsi, des défauts de polarité épithéliale provoquent des anomalies morphologiques et fonctionnelles des tissus épithéliaux, qui peuvent contribuer au cancer chez l'Homme. C'est pourquoi, la compréhension des processus liés à la polarité épithéliale constitue des objectifs cruciaux dans la biologie des épithéliums et dans la santé humaine, pour assurer le développement de nouvelles thérapies liées au rétablissement des fonctions soutenues par une asymétrie membranaire. Les mécanismes de polarité épithéliale et leurs fonctions signalétiques dans la morphogenèse des tissus épithéliaux jouent un rôle central dans ma thèse et font l'objet de mon introduction. Mon projet de doctorat a consisté à caractériser la fonction et la régulation de Crumbs, un acteur clé dans la mise en place du domaine apical, dans le contrôle de la morphologie cellulaire et dans la morphogenèse des tissus épithéliaux. C'est pourquoi, l'étude de la régulation de la fonction de Crb au sein de la cellule épithéliale revêt un rôle capital dans la compréhension de la biologie des épithéliums. Dans ce cadre, nous avons d'abord permis d'approfondir les modalités d'une éventuelle fonction du domaine extracellulaire de CRB3A. De plus, nous montrons que la GTPase Rac1 permet de contrôler Crumbs dans un contexte tridimensionnel. Ainsi, nous proposons un modèle fonctionnel de Crumbs, soutenu par des approches in vitro et in vivo, dans le contrôle de la morphologie cellulaire et la morphogenèse des tissus tridimensionnels.

La polarité apico-basale des cellules épithéliales est indispensable au maintien de l’intégrité des tissus et sa dérégulation contribue à la progression tumorale. L’interaction antagoniste des protéines basolatérales Lethal giant larvae (Lgl) et Yurt (Yrt) avec les composants apicaux Crumbs (Crb) et la protéine kinase C atypique (aPKC) permet de définir le domaine apical et latéral. Crb et aPKC sont cruciales à la croissance du domaine apical. Les domaines apical et latéral sont délimités par les jonctions adhérentes (JA), une structure impliquée dans la cohésion cellulaire et la polarité. La protéine Girdin est essentielle à la morphogenèse des tissus épithéliaux chez Drosophila melanogaster et régule la stabilité des JA. Notre objectif est de déterminer si Girdin joue un rôle dans la polarité épithéliale et, si oui, via quels mécanismes. Nous avons montré que la diminution du niveau de Girdin, mais pas celle de composantes majeures des JA, amplifie l’apicalisation des cellules épithéliales dans les mutants zygotiques lgl ou yrt. L’activité résiduelle de Lgl et Yrt est donc réprimée suite à la réduction du niveau de girdin, possiblement suite à une sur-activation de leur répresseur aPKC. De plus, nous avons observé qu’une réduction de l’activité de girdin restaure partiellement l’intégrité épithéliale des embryons déplétés en aPKC ou mutants hypomorphes crb, un substrat apical d’aPKC, ce qui suggère que Girdin réprime l’activité d’aPKC et de Crb. Nous avons constaté que l’absence de Girdin entraîne une augmentation du niveau de phosphorylation de Yrt et Lgl, deux substrats basolatéraux d’aPKC. Girdin pourrait donc, tout en régulant les JA, moduler l’activité d’aPKC en s’y liant directement ou en s’associant à Yrt ou Lgl, deux protéines qui répriment aPKC et Crb. Nos résultats indiquent que Girdin agit comme régulateur négatif d’aPKC. Ceci place Girdin au coeur de la régulation de la polarité épithéliale, la morphogenèse tissulaire et la progression tumorale. / Apical-basal polarization of epithelial cells is indispensable for maintaining tissue integrity, and its deregulation contributes to tumor progression. The antagonistic interactions between the basolateral proteins Lethal giant larvae (Lgl) and Yurt (Yrt) and the apical components Crumbs (Crb) and the atypical protein kinase C (aPKC) define apical and basolateral domains. Crb and aPKC are essential for apical membrane growth. The apical and lateral domains are segregated by adherens junctions (AJ), a structure involved in cell-cell cohesion and polarity. The protein Girdin is essential for epithelial tissues morphogenesis in Drosophila melanogaster and mediates AJ stabilization. Our objective is to determine if Girdin has a role in regulating epithelial polarity. We have shown that reducing Girdin levels, but not the levels of other major AJ components, exacerbates the apicalization of epithelial cells in lgl or yrt zygotic mutants. Residual activity of Lgl and Yrt is thus repressed when girdin dosage is reduced, probably due to an over-activation of their repressor aPKC. Moreover, we observed that a reduction of girdin activity partially rescues the epithelial integrity of aPKC-depleted or hypomorphic crb mutant embryos, Crb being an apical substrate of aPKC. This suggests that Girdin represses aPKC and Crb activity. We noticed that the absence of Girdin leads to an increase of the basolateral aPKC substrates Yrt and Lgl phosphorylation levels. Therefore, in parallel to regulating the AJ complex, Girdin may modulate aPKC activity by either interacting directly with the kinase or by associating to Yrt or Lgl, two repressors of aPKC and Crb. Our results indicate that Girdin acts as a negative regulator of aPKC. This places Girdin as a hub in epithelial polarity regulation, tissue morphogenesis and tumor progression.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La polarité cellulaire, organisation asymétrique du matériel cellulaire dans l'espace et le temps, est fréquemment observée en biologie. Elle est nécessaire pour de nombreux mécanismes cellulaires essentiels allant de la division cellulaire et la migration au développement et la croissance polarisée. Comprendre comment la cellule génère et maintient cette polarité est crucial, les défauts de polarité étant liés à des maladies graves comme le cancer ou les maladies neurodégénératives. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la polarité cellulaire est établie lorsque le module de la Rho GTPase Cdc42, qui comprend le facteur d'échange de nucléotide guanine (GEF) Cdc24 et la protéine scaffold Bem1, localise à un unique site à la membrane plasmique pour activer Cdc42 et ainsi, établir un axe de polarité utilisé pour la croissance et la division cellulaire. Les mécanismes responsables de l'activation de Cdc42 à un site unique au cortex pendant l'établissement de la polarité sont essentiels mais largement inconnus. En utilisant des expériences complémentaires d'imagerie in vivo et des expériences in vitro, je mis en évidence que le ciblage avide du module de Cdc42 à la membrane plasmique implique des interactions multivalentes entre des lipides anioniques et le module de Cdc42. En détail, j'ai démontré que la combinaison de plusieurs phospholipides anioniques, comprenant PS, PI4P et PI(4,5)P2, est nécessaire à la localisation de Bem1 et Cdc24 in vivo. J'ai identifié des groupements cationiques interagissant avec des lipides (CLICs) dans l'extrémité N-terminale de Bem1 qui étaient nécessaires et suffisants pour interagir avec des phospholipides anioniques. Réduire l’interaction de Bem1 avec les lipides en mutant la séquence CLICs a fortement diminué la localisation de Bem1 au niveau du cortex ainsi que la signalisation de Cdc42. En plus des CLICs de Bem1, le domaine PX de Bem1 et le domaine PH de Cdc24 augmentent davantage l'avidité du module GTPase pour les lipides anioniques et la combinaison des trois domaines est essentielle pour l'établissement de la polarité cellulaire. Ces résultats définissent pour la première fois le mécanisme de ciblage avide des activateurs de Cdc42 à la membrane plasmique pendant l'établissement de l'axe de polarité. / Cell polarity, the asymmetric organization of cell material in space and time, is frequently observed in biology. It is required for numerous essential cellular processes ranging from cell division and migration to development and polarized growth. Addressing how cells generate and maintain polarity is crucial, since defects in polarity are linked to severe diseases including cancer and neurodegeneration. In the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, cell polarity is established when the Cdc42 Rho GTPase module, which includes the Guanine nucleotide Exchange Factor (GEF) Cdc24 and the scaffold protein Bem1, accumulate at a unique site on the plasma membrane to activate Cdc42 and establish the polarity axis used for cell growth and division. The mechanisms responsible for the site-specific activation of Cdc42 at the cortex during polarity establishment are essential but are largely unknown. Using complementary in vivo imaging and in vitro experiments, I found that the avid targeting of the Cdc42 GTPase module to the plasma membrane involves multivalent anionic lipid-Cdc42 module interactions. I found that a combination of anionic phospholipids, including PS, PI4P and PI(4,5)P2, are necessary for Bem1 and Cdc24 localization in vivo. I identified Cationic-enriched Lipid Interacting Clusters (CLICs) in the N-terminus of Bem1 that were necessary and sufficient for anionic phospholipid interactions. Reducing Bem1 lipid binding by mutating the CLICs strongly diminished the localization of Bem1 at the cortex and Cdc42 signaling. In addition to the Bem1 CLICs, the Bem1 PX domain and the Cdc24 PH domain increased the avidity of the GTPase module for anionic lipids, and a combination of all three domains was essential for the establishment of cell polarity. The results of my thesis define a mechanism of avid targeting of Cdc42 activators to the cortex during polarity axis establishment.