La polarité épithéliale est un processus essentiel au cours du développement d'un organisme. Ici, nous nous focalisons sur le tissu épithélial intestinal et épidermal de C. elegans pour comprendre comment la cellule maintient sa polarité en définissant un pôle apical et un pôle basolatéral. Afin d'assurer la mise en place et le maintien de cette polarité, des protéines appelées déterminants de polarité interviennent. Parmi ces déterminants, le module PAR-3/PAR-6/aPKC et CDC-42 sont des acteurs majeurs pour spécifier la polarité apicale. Nous avons montré que le complexe adaptateur pour la clathrine AP-1, un régulateur clé du trafic intracellulaire remplit une fonction inattendue dans ce processus. En effet, nous avons confirmé le rôle d'AP-1 dans le tri basolatéral observé chez les mammifères, mais de façon intéressante nous avons démontré qu'AP-1 contrôle également le tri apical d'une protéine transmembranaire ainsi que la localisation asymétrique apicale de CDC-42 et PAR-6. En effet, l'inhibition d'AP-1 cause une délocalisation basolatérale de CDC-42 et PAR-6. La perte de fonction d'AP-1 induit une conversion de la membrane latérale en membrane apicale et la formation de lumières intestinales ectopiques. La perte de fonction du complexe AP-1 induit également une létalité embryonnaire qui peut s'expliquer par le phénotype identifié dans l'épiderme. Dans cet épithélium, AP-1 contrôle l'intégrité des jonctions cellulaire et notamment le tri apical de la E-cadhérine. Nos résultats démontrent une fonction essentielle d'AP-1 dans le tri apical, directement responsable du maintien de la polarité épithéliale.

Les cellules épithéliales fournissent différentes fonctions biologiques: elles servent de barrière entre l'extérieur et l'intérieur d'un organisme et forment un continuum mécanique à travers les jonctions adhérentes qui les connectent. Au cours du développement, elles subissent des modifications extrêmes pour former l'embryon: elles changent de forme, modifient leur position relative ou perdent leur intégrité épithéliale. La plus part de ces changement se basent sur la modulation de l'actomyosine corticale et jonctionale, et sur la modulation des protéines qui définissent et maintiennent la polarité apico basale. Neuralized (Neur) est une E3 ubiquitine ligase qui est conservée des nématodes jusqu'aux mammifères. Elle a été découverte pour son rôle dans la régulation de la signalisation Delta/Nocth. Dans ce travail on décrit deux autres functions Notch-indépendantes de Neur dans le remodelage des épithéliums. En premier temps, on montre que Neur régule négativement la protéine apicale Crumbs à travers une isoforme de Stardust, ce qui permet le remodelage de l'intestin postérieur de la Drosophile et favorise la migration trans-epithéliale des cellules germinales primordiales. Puis, on présente que, pendant la gastrulation, Neur module la contractilité de l'actomyosine dans le mésoderme, et indirectement dans l'ectoderme, pour contrôler la formation du sillon ventral. / Epithelial cells serve many biological functions: they act as a barrier to separate the interior from the exterior, and form a mechanical continuum through the junctions that interconnect them. During development, they undergo dramatic changes to shape the embryo: they change their shape, modify their relative position or lose their epithelial integrity. Most of these changes rely on the modulation of cortical and junctional actomyosin, and the regulation of the proteins that define and maintain the epithelial apical/basal polarity. Neuralized (Neur) is an E3 ubiquitin ligase conserved from nematodes to mammals. It was first discovered for its role in the regulation of Delta/Notch signalling. Here we describe two Notch independent roles of Neur in epithelial remodelling. First, we show that Neur negatively regulates the apical protein Crumbs though a specific isoform of Stardust. This allows the remodelling of the drosophila posterior midgut and favours the trans-epithelial migration of the primordial germ cells. Finally, we present that Neur modulates actomyosin contractility in the mesoderm, and indirectly in the ectoderm, to control ventral furrow formation during gastrulation.

Le bon fonctionnement de notre organisme repose sur de nombreux réseaux de communication intercellulaires (neurotransmetteurs, hormones, facteurs de croissance, lymphokines, molécules d'adhésion, etc.) prolongés par les voies de signalisation intracellulaires. Les signaux moléculaires sont des ligands reconnus par des récepteurs exprimés à la surface des cellules cibles. La fixation du ligand à son récepteur déclenche des voies de signalisation intracellulaires qui commandent la réponse fonctionnelle. Mes travaux scientifiques m'ont conduit à étudier diverses voies de signalisation intracellulaires qui seront évoquées dans cette HDR avec une emphase particulière sur les études les plus récentes.<br />Les cellules de la réponse immune cellulaire, les lymphocytes T, reconnaissent leur antigène spécifique à l'aide d'un récepteur multi-protéique, le complexe TCR/CD3. Le contrôle de son expression de surface est essentiel car le nombre de récepteurs stimulés par l'antigène et la durée de cette interaction déterminent la réponse fonctionnelle. Au cours de ma thèse au Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, j'ai participé à l'étude des mécanismes qui contrôlent l'expression de surface du récepteur et son internalisation suite à l'interaction avec l'antigène. Ces travaux ont permis 1) de corroborer que l'expression de surface du complexe TCR/CD3 est dépendante de l'assemblage complet de toutes les sous-unités qui le composent, 2) et surtout d'aborder le lien entre voies de signalisation associées au complexe TCR/CD3 et son internalisation stimulées par la liaison d'un ligand spécifique.<br />Le récepteur aux poly-immunoglobulines (pIgR) exprimé à la surface des cellules épithéliales qui tapissent la cavité interne de nos organes transcytose les anticorps sécrétés dans le milieu basal vers le lumen. Ainsi, ce récepteur approvisionne-t-il continuellement les sécrétions mucosales en anticorps (pIgA et pIgM). La forte augmentation de la quantité d'anticorps produits en réponse à une infection nécessite un transport accru de ces anticorps vers les surfaces mucosales à protéger. Pendant mon stage post-doctoral à UCSF (University of California, San Francisco) j'ai contribué 1) à montrer que la liaison des pIgA au pIgR stimulait une voie de signalisation, 2) à décrire au niveau moléculaire le fonctionnement de cette voie de signalisation, 3) à montrer in vivo que cette voie de signalisation stimule fortement la transcytose des pIgAs.<br />Les épithéliums représentent une barrière à la pénétration d'agents pathogènes mais également une surface d'échange avec le milieu extérieur. Pour accomplir leurs fonctions les cellules épithéliales maintiennent un phénotype polarisé avec un coté orienté vers les tissus sous-jacents (pôle basal) et un autre tourné vers le milieu extérieur (pôle apical). Ces cellules doivent établir entre elles des contacts physiques pour maintenir la cohésion de l'ensemble du tissu qu'elles constituent. Les contacts cellulaires sont assurés par des molécules d'adhésion (E-cadhérine) qui se comportent comme des récepteurs couplés à des voies de signalisation transduisant notamment des signaux qui participent au maintien de la polarité épithéliale. Depuis mon arrivée à l'IPMC (Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire), j'ai mis au jour une nouvelle voie de signalisation associée aux molécules de E-cadhérine qui comprend un facteur d'échange (EFA6) et son substrat la petite protéine G Arf6. Cette voie de régulation contrôle notamment la mise en place de la structure moléculaire, appelée jonction étroite, qui régule les échanges paracellulaires de l'épithélium et contribue à la polarité épithéliale. EFA6, connecté à deux voies de signalisation qui agissent de façon coordonnée, participe à l'organisation du cytosquelette d'actine qui soutient la jonction étroite. Par ailleurs, nous avons trouvé que le niveau d'expression d'EFA6 est étroitement régulé pendant le développement de la polarité. Cette régulation post-traductionnelle est assurée par la machinerie de dégradation cytosolique appelée système ubiquitine-protéasome. Nous avons identifié certains acteurs de cette voie de régulation et commencé de montrer son importance pour le développement et le maintien de la polarité épithéliale. Les résultats les plus récents pointent vers un rôle de ces protéines dans les cancers épithéliaux qui se caractérisent toujours par une perte de la polarité cellulaire.