Epithelial tissues are composed of a sheet of adherent cells and are present in all metazoans. Their broad function is to compartmentalize tissues and enable the regulated exchange of nutrients and waste between the internal and external environments. To accomplish this function, cells require a specific organization: an apico-basal polarity that provides directionality and intercellular adhesion mediated by adherens junctions that hold cells together. How the epithelia architecture is initiated and maintained remains to be fully elucidated. Adherens junctions and the polarity proteins are functionally linked, as a loss of the main component of AJs: E-cadherin leads to a loss of apico-basal polarity, while disturbing apico-basal polarity results in a re-localization of E-Cadherin. Therefore is challenging to study either pathway in isolation.During my thesis I explored the role of Crumbs, a polarity protein, in the regulation of E-Cadherin in both AJ maturation and maintenance. During maturation of AJs in Drosophila embryo, I demonstrated for the first time by using quantitative high-resolution microscopy PALM that Crumbs regulates E-Cadherin clusters size and their homogenous distribution along the junction. In conclusion, my thesis work provides the first dissection of polarity proteins in E-Cadherin regulation apart from polarity pathways. / Epithelial tissues are composed of a sheet of adherent cells and are present in all metazoans. Their broad function is to compartmentalize tissues and enable the regulated exchange of nutrients and waste between the internal and external environments. To accomplish this function, cells require a specific organization: an apico-basal polarity that provides directionality and intercellular adhesion mediated by adherens junctions that hold cells together. How the epithelia architecture is initiated and maintained remains to be fully elucidated. Adherens junctions and the polarity proteins are functionally linked, as a loss of the main component of AJs: E-cadherin leads to a loss of apico-basal polarity, while disturbing apico-basal polarity results in a re-localization of E-Cadherin. Therefore is challenging to study either pathway in isolation.During my thesis I explored the role of Crumbs, a polarity protein, in the regulation of E-Cadherin in both AJ maturation and maintenance. During maturation of AJs in Drosophila embryo, I demonstrated for the first time by using quantitative high-resolution microscopy PALM that Crumbs regulates E-Cadherin clusters size and their homogenous distribution along the junction. In conclusion, my thesis work provides the first dissection of polarity proteins in E-Cadherin regulation apart from polarity pathways.

La polarité apico-basale des cellules épithéliales est maintenue au niveau cellulaire par l’implication de plusieurs complexes protéiques, PAR, SCRIBBLE et CRUMBS, et par l’intégrité des jonctions serrées et adhérentes. La polarité apico-basale est essentielle au bon déroulement des processus de division, d’apoptose et de migration cellulaire, et de nombreuses études montrent que les perturbations de la polarité interviennent dans la progression tumorale. Notre travail a porté sur la recherche d’anomalies biologiques modifiant la polarité apico basale et l’adhésion cellulaire dans les carcinomes mammaires. Nous avons choisi d’étudier deux types spéciaux de carcinomes mammaires infiltrant, dont le phénotype suggère l’existence d’altérations spécifiques de ces processus biologiques: le type lobulaire (ILC) et le type micropapillaire (IMPC). Ces études ont été menées par des analyses combinées phénotypiques, transcriptomiques et génomiques comparatives, par rapport à un groupe de carcinomes mammaires sans autre spécificité (IC-NST).Les carcinomes lobulaires sont caractérisés par les altérations du complexe E cadhérine/ caténine et leur capacité de dissémination métastatique. Nous avons montré qu’ils présentent également une sous-expression de la protéine du complexe PAR, PAR-3, associée à des altérations des gènes impliqués dans l’adhésion cellulaire (ADAM12, LOXL2), l’interaction cellule-matrice extracellulaire (MMP11, COL11A1, etc…) et l’invasion (ACTR2, PAK1). Des défauts quantitatifs des constituants de la matrice extracellulaire ont également été mis en évidence. Nous avons, ainsi, pu établir une signature transcriptomique spécifique de cette entité tumorale, en accord avec les caractéristiques morphologiques observées. Les carcinomes micropapillaires présentent une polarité anormale caractérisée par des marqueurs apicaux positionnés vers la matrice extracellulaire ou absents, la perte de l’orientation de la protéine golgienne GM130, des anomalies des jonctions serrées (occludine) et des protéines du complexe PAR (CDC42 et aPKC). Au niveau génomique, nous avons mis en évidence des mutations somatiques de gènes impliqués dans la régulation de la polarité (DNAH9, FOXO3) et de la ciliogenèse (BBS9, BBS12, SEC63), l’organisation du cytosquelette (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) et la motilité (FMN2). Au niveau transcriptomique, une nette perturbation des gènes impliqués dans l’adhésion cellule cellule, cellule-matrice extracellulaire et l’angiogenèse est observée. Les IMPC présentent également une surexpression spécifique d’une protéine du complexe CRUMBS, LIN7A. Nous avons établi un modèle in vitro et avons montré que LIN7A est un puissant perturbateur de la polarité apico basale. Sa surexpression dans la lignée MCF10A cultivée en 3D induit la formation d’acini multilobés, à forte capacité proliférative et sans lumière centrale. Cette absence de lumière centrale est due à une inhibition de l’apoptose. Les cellules MCF10A-LIN7A présentent également une capacité accrue de croissance en suspension, témoignant d’une résistance à l’anoïkis. Cette résistance est due, entre autre, à une diminution de la phosphorylation de la protéine p38. Cette description approfondie des altérations biologiques de types spéciaux de carcinomes mammaires doit permettre à moyen terme de proposer une prise en charge plus spécifique des patientes, grâce à l’identification de nouvelles possibilités thérapeutiques ou à une stratégie de désescalade thérapeutique. / Apicobasal polarity is maintained by the combined action of several protein complexes – PAR, SCRIBBLE and CRUMBS – together with the structural organisation of adherent and tight junctions. Apicobasal polarity is important for the regulation of cell division, apoptosis and cell migration, and several studies show that disruption of cell polarity is involved in tumour progression. Our work focused on the biological mechanisms responsible for the altered apicobasal polarity and cell adhesion observed in breast cancers. To do so, we studied two types of breast carcinomas – invasive lobular carcinoma (ILC) and invasive micropapillary carcinoma (IMPC) – whose morphology suggests specific alterations of these cell processes. Our approach combined genomic, transcriptomic and phenotypical comparative analyses, using a group of invasive carcinomas not special type (IC-NST) as control.Lobular carcinomas are generally characterized by alterations of the E cadherin/ catenin complex and their ability to disseminate. We have shown that they also present a downregulation of PAR-3, a protein of the PAR complex, associated with deregulation of genes involved in cell adhesion (ADAM12, LOXL2), cell-extracellular matrix interactions (MMP11, COL11A1, etc…) and invasion (ACTR2, PAK1). Quantitative defects in components of the extracellular matrix were also observed. We have thus been able to establish a transcriptomic signature for this tumour entity, in agreement with the phenotypical observations.Micropapillary carcinomas show an abnormal polarity characterized by the absence of apical markers or their localization at the inverted apical pole, the loss of Golgi protein GM130 correct orientation and abnormal expression or localization of occludin (tight junctions), CDC42 and aPKC(PAR complex proteins). At the genomic level, we have identified somatic mutations in genes involved in polarity (DNAH9, FOXO3) and ciliogenesis regulation (BBS9, BBS12, SEC63), cytoskeleton organisation (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) and motility (FMN2). At the transcriptomic level, we observed deregulation of genes involved in cell-cell, cell-extracellular matrix adhesion and angiogenesis. IMPC also demonstrate the specific overexpression of a protein of the CRUMBS complex, LIN7A. We established an in vitro model and showed that LIN7A is an efficiently modifier of MCF10A’s polarity. Its overexpression in MCF10A cells cultured in 3-D conditions induces the formation of proliferating multi-lobar acini with no central lumen. This absence of a central lumen is due to an inhibition of apoptosis. MCF10A-LIN7A cells also show an increased ability to grow in suspension, indicating resistance to anoikis. This resistance seems to be linked to a decrease of p38protein’s phosphorylation.This detailed description of biological alterations in special types of breast carcinomas will contribute to more specific treatments provided to the patients, through the identification of new therapeutic targets or therapeutic strategies.

Les tissus épithéliaux sont des couches de cellules adhérentes qui servent de barrières entre différents compartiments morphologiques et procurent un transport directionnel de molécules. L’action coopérative de plusieurs déterminants de la polarité gouverne l’identité et la morphogenèse spécifiques de ces domaines : 1) le cytosquelette d’actomyosine, 2) les jonctions adhérentes (AJs) basées sur la E-cadhérine et 3) les complexes de polarité conservés au cours de l’évolution. Une perte de l’adhérence via la DE-cadhérine (DE-Cad) conduit à des défauts de polarité apico-basale, tandis que la localisation apicale de DE-Cad nécessite les protéines de polarité Crumbs (Crb) et Bazooka (Baz) (L’homologue de Par3 chez la mouche). Notablement, DE-Cad forme des amas qui co-localisent partiellement avec les amas de Baz, génèrent l’adhésion intercellulaire et transmettent la tension. Les mécanismes impliqués dans le contrôle de la taille, le nombre, la répartition et la dynamique des amas de DE-Cad restent peu connus.J’ai étudié le rôle de Crumbs et Baz dans la régulation de la distribution fine de DE-Cad. J’ai montré que Crb contrôle la distribution macroscopique de DE-Cad, au moins, partiellement via Baz. En générant des mutations de Baz sur des sites régulateurs variés grâce à de la transgenèse spécifique de site et en utilisant de la microscopie en temps réel quantitative, j’ai montré que Crb agit via le domaine d’oligomérisation CR1 et le site Ser980 de Baz afin d’ajuster les niveaux de DE-Cad. Remarquablement, j’ai aussi révélé que le domaine d’oligomérisation de Baz est inutile à la formation d’amas Baz-DE-Cad et j’ai caractérisé la réciprocité de l’interaction DE-Cad-Baz. / Epithelia are sheets of adherent cells that serve as barriers between distinct morphological compartments and provide directed transport of molecules.. The cooperative action of several polarity determinants governs the proper identity and morphogenesis of these domains: 1) actomyosin cytoskeleton; 2) E-Cadherin-based adherens junctions (AJs) and 3) evolutionarily conserved polarity complexes.A loss of DE-cadherin (DE-Cad) adhesion leads to apico-basal polarity defects, while the apical localization of DE-Cad requires the polarity proteins Crumbs (Crb) and Bazooka (Baz) (Par3 homolog in fly). Notably, DE-Cad builds clusters that display a certain degree of colocalization with the clusters of Baz, provide intercellular adhesion and transmit tension.I have addressed the role of Crumbs and Baz in the regulation of DE-Cad fine distribution. I demonstrated that Crb controls DE-cad macroscopic distribution, at least, partially via Baz. By generating Baz mutants on various regulatory sites using site-specific transgenesis and quantitative live-imaging microscopy, I showed that Crb acts via CR1 oligomerization domain and Ser980 site of Baz to adjust DE-Cad levels. I also revealed that Baz oligomerization domain is dispensable for Baz-DE-Cad clusters formation and characterized the reciprocity of DE-Cad-Baz crosstalk.