L'inactivation des gènes p53 et pten présente un facteur de mauvais pronostic et de résistance à différents traitements anticancéreux incluant les thérapies ciblées. Le cétuximab (Erbitux®) est un anticorps monoclonal chimérique dirigé contre le domaine extracellulaire du récepteur à l'EGF. Son mécanisme d'action est fortement lié à la fonctionnalité des voies de signalisation de PI3KJAKT et des MAPK. Nous avons évalué l'influence de la réintroduction des gènes p53 et pten par vectorisation non viral à base de polyéthylènimine, couplée ou non à l'internalisation photochimique sur l'induction de l'apoptose et l'inhibition de la croissance cellulaire dans des cellules P53 et pten mutés d'une part, et sur l'impact de ce transfert de gène sur la fonctionnalité des voies de signalisation impliquées dans la réponse cellulaire au cétuximab. Nous avons montré que la transfection des gènes suppresseurs de tumeurs p53 et pten par polyétylènimine couplé à la PCI rétablit l'expression de P53 et de PTEN et permet de restaurer l'inhibition de croissance et l'induction de l'apoptose. Associée au traitement par cétuximab La restauration de PTEN et P53 réprime l'activation constitutive des voies de signalisation PI3K et MAPK et potentialise l'inhibition de la croissance et l'induction de l'apoptose induites par le cétuximab. Ces résultats montrent que l'inactivation de p53 et pten pourrait être prédictive de la résistance au cétuximab à travers l'activation constitutive de la voie de signalisation PI3/AKT et confirme que la détennination de la fonctionnalité des voies de signalisation des rtiveaux d'expression des phosphoprotéines de signalisation permettrait de prédire la réponse au cétuximab et de proposer des options thérapeutiques originales. / P53 and PTEN abnormalities are early events in carcinogenesis and are associated with poor prognosis and resistance to cancer therapies including targeted therapy. Cetuxirnab (Erbitnx®) is a IgG chimeric monoclonal antibody, directed against the extracellular dornain of EGFR. !ts activity has been shown to be dependent on the functionality of PI3KJAKT and MAPK signaling pathways as weil as the apoptosis induction capacity of the cells . The present study was designed to evaluate the influence of pten and p53 gene transfer using polyethylenimine with or without photochemical internalisation on cell apoptosis induction and cell growth in cells bearing p53 and pten mutations and on the response to cetuximab. The results presented show that pten and p53 gene transfer using polyethertimine and PCI restored P53 and PTEN expression, cell growth inhibition and apoptosis induction. Associated with cetuximab treatrnent, pten and p53 reintroduction, restored the functionality of AKTIPI3K and MAPK signaling pathways and increased cell growth inhibition and apoptosis induction by cetuximab. The results achieved in the present study show that pten and p53 mutations could be predictive of cell response to cetuximab through the functional impact of these mutations on cell signaling. The data presented put forward the interest of the analysis of EGFR phosphoproteins downstream signalling to evaluate the functionality of the signaling pathways implicated in the cell response to cetuximab and could be used to propose the original targeted therapies.

La filière OLED (diode électroluminescente organique) est depuis quelques annéesfortement industrialisée notamment depuis leur utilisation dans les smartphones et les téléviseurs.Cependant, les procédés de fabrication, notamment l’évaporation thermique sous vide, restent coûteuxet ne peuvent pas être utilisés pour développer des applications à faible valeur ajoutée (petitsafficheurs, signalétique, éclairage). Ces travaux de thèse ont pour objectif de développer une OLEDperformante et stable fabriquée à coût réduit afin de répondre à cette problématique. La voie liquide aété privilégiée afin de diminuer les coûts de fabrication de l’OLED et il a été choisi de développer unestructure inverse pour améliorer la stabilité. Dans ce travail de thèse, le polymère PEIE(polyéthylénimine éthoxylate) a été utilisé pour diminuer le travail de sortie de la cathode transparente.Nous avons montré qu’il était possible d’atteindre des performances supérieures en structure inversequ’en structure conventionnelle à partir du même polymère émissif, le Super Yellow. Afin desimplifier le procédé de dépôt, nous avons montré qu’un mélange binaire {PEIE et matériau bloqueurde trous} pouvait être déposé en une seule fois tout en conservant un fonctionnement optimal. Uneétude par TOF-SIMS (Spectrométrie de Masse d’Ions Secondaires à Temps de Vol) a permis de mettreen évidence une ségrégation verticale du mélange binaire. Par ailleurs, l’électrode en oxyde d’étainindium(ITO), qui représente généralement plus d’un quart du coût de fabrication, a été remplacéeavec succès par une électrode de SnO2 (oxyde d’étain), déposée par ALD (dépôt de couches mincesatomiques). / OLED (Organic Light-Emitting Diode) technology has been exploited on an industrialscale for several years, principally in smartphones, TV displays, and similar devices. However, currentfabrication processes, such as thermal evaporation under high vacuum, are expensive and cannot beused for low-cost applications (signage, lighting, etc.). This work aims to develop high-performance,stable, low-cost OLEDs. Fabrication by solution processing was chosen to reduce the processing costsin any future commercialization of the work, while the inverted architecture was used to optimizedevice stability. In this work, ethoxylated polyethylenimine (PEIE) was used to reduce the workfunction of the transparent cathode. It was shown that higher performances could be obtained withinverted OLEDs compared to direct devices incorporating the same emissive polymer (Super Yellow).Furthermore, it was demonstrated that a binary blend, (PEIE and a hole blocking material) could bedeposited in a single step without reducing the OLED device’s performance – greatly simplifying thefabrication process. A TOF-SIMS (Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry) study wasconducted which demonstrated a vertical phase segregation of the binary blend. Finally, the indiumtinoxide (ITO) electrode, which represents at least 25% of the fabrication cost, was successfullyreplaced with a tin oxide (SnO2) layer, deposited by ALD (Atomic Layer Deposition).

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement d’un nouveau biocapteur enzymatique ultrasensible pour la détection conductimétrique d’une mycotoxine, l’ochratoxine A (OTA). Une peptidase, la thermolysine (TLN), a été choisie comme élément de reconnaissance. Le biocapteur proposé est basé sur l’immobilisation de la TLN dans une matrice d’alcool polyvinylique (PVA)/polyéthylènimine (PEI) contenant des nanoparticules d’or et réticulée à la surface de microélectrodes interdigitées à l’aide de vapeurs de glutaraldéhyde. Dans les conditions optimales (35 min de réticulation, mesure à pH 7 et 25°C), la réponse du biocapteur est linéaire jusqu’à 60 nM et la limite de détection est de 1 nM. Cette valeur est 700 fois plus basse que celle obtenue en utilisant une méthode d’immobilisation basée sur la co-réticulation de la TLN en présence d’albumine de sérum bovin (BSA). La matrice PVA/PEI crée un environnement aqueux favorable à l’enzyme. Par ailleurs, les interactions entre les groupements amines protonés du PEI et les charges négatives des nanoparticules citratées et de la TLN améliore leur dispersion dans la matrice et favorise la stabilisation de l’enzyme et son accessibilité au substrat (OTA). Le biocapteur conductimétrique développé est très reproductible et stable pendant 30 jours lorsqu’il est stocké à 4°C dans du tampon phosphate 20 mM pH7 entre 2 mesures. Le biocapteur a ensuite été évalué sur des échantillons d’huile d’olive commerciale dopée. Aucun prétraitement de l’échantillon n’a été nécessaire et des taux de recouvrement proches de 100% ont été obtenus, démontrant l’absence d’effet de matrice / A new ultrasensitive enzymatic biosensor for the direct conductometric detection of ochratoxin A (OTA) has been developed in this work. Thermolysin (TLN), a peptidase, was chosen as recognition element. The proposed biosensor is based on TLN immobilization into a polyvinyl alcohol (PVA)/polyethylenimine (PEI) matrix containing gold nanoparticles (AuNPs) and cross-linked at the surface of gold interdigitated microelectrodes using glutaraldehyde vapor. Under optimal conditions (35 min cross-linking time, working pH of 7 and temperature of 25◦C), the biosensor response was linear up to 60 nM OTA and the limit of detection was 1 nM. This value was 700 times lower than the detection limit obtained using the more classical method based on enzyme cross-linking in the presence of bovine serum albumin (BSA). PVA/PEI hydrogel creates a very favorable aqueous environment for the enzyme. In addition, interactions between protonated amino groups of PEI and negative charges of both citrated AuNPs and thermolysin improve their dispersion in the polymer blend, favoring enzyme stabilization and accessibility to the substrate (OTA). The developed OTA biosensor was very reproducible and stable over a 30 days period when stored at 4◦C in 20 mM phosphate buffer between two measurements. The method was further evaluated using commercial doped olive oil samples. No pretreatment of the sample was needed for testing and no matrix effect was observed. Recovery values were close to 100%, demonstrating the suitability of the proposed method for OTA screening in olive oil

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293. / With the aim to express a protein of interest, the transfer of exogenous genetic material into host cells was established in early 70s with the development of genetic engineering. Approximately ten years later, insulin was the first human recombinant protein (r-protein) produced at large scale in Escherichia coli and commercialized. Challenges associated with the production of more complex and glycosylated r-proteins brought the pharmaceutical industry to develop mammalian expression platforms. Thus, the expressed r-proteins are correctly folded and biologically actives. As a means to transfer genetic materials of interest into mammalian cells, the synthetic vector polyethylenimine (PEI) is probably the most popular due to its efficacy, ease of use, cost-effectiveness and stability in solution. Consequently, PEI is largely employed for the production of r-proteins by large scale and extensively studied in the context of non-viral gene therapy. PEI is capable to efficiently condense plasmid DNA (expression vector containing the gene of interest) to form small nanoparticles termed polyplexes. The latter must circumvent several steps to deliver the gene of interest to the cell nucleus. When formed at the optimum conditions, polyplexes exhibit a net positive charge which can interact electrostatically with negatively charged heparan sulfate proteoglycans (HSPG) located at the cell surface. There are two major families of HSPG that are largely expressed at the surface of mammalian cells: the syndecans (4 members, SDC1-4) and the glypicans (6 members, GPC1-6). Although it is generally accepted that HSPG are involved in the binding of polyplexes, their individual role toward polyplex binding and the subsequent phases of gene transfer need to be confirmed. Following optimization of the mammalian CHO and HEK293 cells transfection conditions, we undertook an in-depth study of polyplexes uptake, internalization kinetics, as well as transgene expression kinetics with the aim to better understand the mechanisms underlying gene transfer. We observed several contrasting differences between the two cell lines and the type of PEI used. Our results presented as a scientific article, establish strong basis of the gene transfer process over-time. Every cell type possesses its own expression profile of HSPG which can display individual potency toward gene transfer. Indeed, a preliminary study conducted in our laboratory showed that SDC1 and SDC2 have distinct features with regard to gene transfer. While both are capable to bind polyplexes at the cell surface, the expression of SDC1 enhances polyplexes internalization whereas the expression of SDC2 drastically inhibits it. Furthermore, when SDC1 is expressed at the surface of HEK293 cells, the transfection efficiency is increased by twelve percent compared to control cells. By using the ability of SDC1 to mediate efficient internalization of polyplexes, we have studied the intracellular traffic of SDC1 / polyplexes complexes. Our conclusions lead to new insights concerning the path by which polyplexes can mediate efficient transfection. In the context of gene transfer, HSPG have been essentially studied in their entirety. Although the role of syndecans is the subject of some studies, that of glypicans is unexplored. Thanks to a series of chemical and enzymatic treatments leading to « loss of functions », the importance of sulfation as post-translational modification, the effect of HS chains and of glypicans on the attachment, internalization of polyplexes as well as transgene expression were investigated in CHO and HEK293 cells. Taken together, our observations indicate clearly that the role of HSPG should be investigated individually instead of collectively. Consequently, the individual potency of each HSPG member regarding gene transfer remains to be defined. We demonstrated that, in fact, the transient expression of some HSPG in CHO cells have a beneficial effect on polyplexes uptake while others have a negative effect. Unfortunately, this method did not allow concluding about their effect on transfection efficacy. However, when present in the culture medium, the extracellular domain of HSPG decreases transfection efficacy of CHO cells without inducing polyplexes dissociation. Strangely, when each HSPG is stably expressed in CHO cells, only subtle modulations of the gene expression level were observed. This study contributed to a better understanding of the mechanisms underlying PEI mediated gene transfer in CHO and HEK293 cells and clarify the role of HSPG in gene transfer.