Leishmania est un protozoaire parasite de l’ordre de Kinétoplastida de la famille des Trypanosomatidés, agent pathogène des leishmanioses. Au cours de cette thèse nous nous sommes intéressés à l’apoptose chez L. major. Bien que ce processus soit phénotypiquement identique à l’apoptose des mammifères, les protéines clés et les voies métaboliques impliquées restent largement inconnues. L’autophagie étant paradoxalement étroitement liée à l’apoptose, nous nous sommes également intéressés à ce processus de survie cellulaire. La première partie de ce travail a permis de décrire le phénotype autophagique et de montrer qu’apoptose et autophagie sont deux processus distincts mais également en lien étroit. Dans la deuxième partie, nous nous sommes focalisés sur la métacaspase de L. major LmjMCA. Nous avons observé un rôle de LmjMCA similaire à celui des caspases humaines au cours de l’apoptose, en lien avec son domaine catalytique. Nous avons montré que la surexpression de LmjMCA induit l’entrée en autophagie des cellules. Enfin, la troisième partie de ce travail s’est concentrée sur l’étude du cytosquelette. Nous avons ainsi pu établir un lien entre (dé)glutamylation, apoptose et autophagie. Nous avons mis en évidence que la polyglutamylation du cytosquelette, entraîne l’entrée en apoptose des cellules tandis que la déglutamylation du cytosquelette est associée au processus de survie cellulaire. Ce travail a permis de mieux caractériser les processus d’autophagie et d’apoptose chez Leishmania. Ces résultats permettent d’ouvrir des perspectives dans le développement de nouveaux outils thérapeutiques. / Leishmania is a protozoan parasite of the Kinetoplastida order and the Trypansomatid family and is the causative agent of leishmaniasis. In this thesis we focused on apoptosis in L. major. Although this process is phenotypically similar to mammal apoptosis, key proteins and metabolic pathways involved remain largely unknown. Autophagy being paradoxically closely linked to apoptosis, we were also interested in this cell survival process and its relationship with programmed cell death. The first part of this thesis has described the phenotypical changes during autophagy and shown that apoptosis and autophagy are two separate processes, but there is also a close relationship between these two mechanisms. In the second part of this thesis, we have demonstrated that LmjMCA has a role similar to the one of human caspases during apoptosis, through its catalytic domain. In addition, we have shown that LmjMCA overexpression induces autophagy entry after nutrient deprivation via its C-terminal domain.The third part of this work has focused on the study of the cytoskeleton. We could establish a link between (de)glutamylation, apoptosis and autophagy. Indeed, we have shown that cytoskeleton polyglutamylation induces cell death while cytoskeleton deglutamylation is associated with the cell survival process autophagy. This thesis allowed us to better characterize the autophagy and apoptosis processes in Leishmania and to identify the metacaspase as involved in the corresponding pathways. These results open perspectives in the development of new therapeutic tools.

L’immunité innée est notre premier mécanisme de défense contre l’invasion des pathogènes. Cette défense est basée sur la reconnaissance d’éléments invariables des pathogènes par des récepteurs encodés dans les lignées germinales. Dans la réponse anti-virale, le facteur de transcription Interferon Regulatory Factor 3 (IRF3) joue un rôle clé dans la réponse interféron de type I, combattant ainsi la réplication virale et conférant un état anti-viral aux cellules infectées ainsi qu’aux cellules avoisinantes. IRF3 est une protéine dont l’activation et la phosphorylation sont régulées par les kinases TBK1 et IKKi. Nous proposons ici que l’acétylation est une modification post-traductionnelle importante dans la régulation de l’activité d’IRF3. Nous avons observé par immunobuvardage qu’IRF3 est acétylé de façon basale et que cette acétylation est induite par la présence du co-facteur CBP et est inhibée par la présence de la kinase TBK1. Par spectrométrie de masse, nous avons ensuite identifié huit lysines sujettes à l’acétylation sur IRF3. Aussi, par mutagénèse dirigée, nous avons muté de façon ponctuelle chacun de ces sites et avons déterminé que la mutation de la lysine 87 inhibe la capacité d’IRF3 à s’attacher à l’ADN en EMSA et à transactiver son élément de réponse en essai luciférase. Aussi, nous proposons que l’acétylation masque la charge positive de la lysine 87 et contrôle de façon négative l’activité du facteur de transcription IRF3. Notre groupe démontre ainsi pour la première fois l’acétylation du facteur de transcription dans un modèle cellulaire et propose que ce processus joue un rôle inhibiteur dans la régulation de la protéine. / Innate immunity is our first line of defense against invading pathogens. This process is based on the recognition of invariable molecular patterns present on different pathogens by germ-line encoded receptors. In the innate immune response against invading viruses, the transcription factor Interferon Regulatory Factor 3 (IRF3) plays a major role in the regulation of type I interferons, priming the defense of infected and surrounding cells against viral infection. The phosphorylation and activation of IRF3 is regulated by the kinases TBK1 and IKKi. Here we suggest that acetylation is also an important post-translational modification in the regulation of this transcription factor. We have observed by immunoblot analysis a basal acetylation of IRF3, which is increased in the presence of its co-factor CBP and inhibited in the presence of its kinase TBK1. Also, we have identified on IRF3 eight different lysine residues subjected to acetylation using mass spectrometry and we have mutated these sites using sitedirected mutagenesis. We found that the K87R mutation inhibits IRF3-DNA binding in EMSA and leads to the transactivation of its promoter in luciferase assays. We also suggest that by masking the positive charge of the lysine 87 residue, acetylation negatively controls the activity of IRF3. Our group thus demonstrates for the first time the acetylation of IRF3 in a cellular model and suggests that this modification plays a role in the inhibition of the IRF3 transcription factor.

Le facteur de transcription p73 est impliqué dans des pathologies du système neuronal (maladie d’Alzheimer, neuroblastome…) en régulant le cycle cellulaire, l’apoptose et la différenciation neuronale.Identifier les modifications post-traductionnelles de p73 permettrait de mieux comprendre les fonctions biologiques des isoformes p73 et leurs régulations. Notre analyse bio-informatique prédit entre autres, trois sites sur p73 potentiellement phosphorylés par la calcium-calmoduline dépendante kinase 2 (CamKII), qui est aussi impliquée dans le cycle cellulaire, l’apoptose et la différenciation neuronale. Après avoir confirmé la phosphorylation de p73 par cette kinase in vitro, nous avons démontré que la CamKII favorise l’activité transcriptionelle de p73 et modifie le niveau de protéique des isoformes de p73. L’étude de la caractérisation des sites impliqués dans cette régulation suggère que les effets de la CamKII sur p73 résultent davantage de la coopération de l’ensemble des sites que d’un seul site précis. Par ailleurs, cette étude moléculaire s’inscrit dans un contexte physiologique précis où l’apoptose neuronale induit par le déséquilibre de l’homéostasie calcique s’expliquerait en partie par la signalisation p73-CamKII. / The transcription factor p73 is implicated in neurodegenerativ diseases (Alzheimer disease, neuroblastoma…) by regulating cell cycle, neuronal apoptosis and differenciation.Identifying the post-translationnal modifications on p73 would allow to better understand the p73 biological functions and regulations. Bioinformatic analyses predict amongst others, three potential phosphorylation sites on p73 for the calcium-calmodulin dependant kinase 2 (CamKII), which is also implicated in cell cycle, neuronal apoptosis and differenciation. After showing the p73 phosphorylation by CamKII in vitro, we demonstrated that CamKII favors the p73 transcriptional activity and modulates the proteic expression of the p73 isoforms. The study to identify the sites implicated in these CamKII effects highlights cooperation between the sites instead of the prevalence of a specific site.. Besides this molecular approach, we also investigate the implication of this regulation in a physiologic context. Our results reveal that the neuronal death triggered by a calcic homeostasis alteration could be mediated by the p73-CamKII signalization.

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L’objectif de ces travaux de thèse est l’étude des modifications post-traductionnelles de la protéine ATF7. Cette protéine est phosphorylée sur les résidus thréonine (T) 51, T53 et T112 lorsque les cellules subissent un stress (UVs, choc osmotique). Cela permet à la protéine d’être active transcriptionnellement. En absence de stress une fraction de la protéine ATF7 est sumoylée et cela induit une inhibition de son activité transcriptionnelle. Le premier projet consiste à développer des outils qui permettent l’étude de la forme sumoylée de la protéine ATF7. Ces travaux ont permis l’élaboration de scFv-bispécifiques tétramériques qui permettent la reconnaissance simultanée de la protéine ATF7 et de la protéine SUMO1. L’autre projet principal était l’étude du rôle de la phosphorylation de la T112 en absence de stress. Les travaux menés au laboratoire ont permis de montrer que cette thréonine est phosphorylée pendant la phase M du cycle cellulaire et que cet événement est conduit par une autre voie de phosphorylation que la voie du stress et met en jeu la CDK1. / The objective of this thesis work was is the study of post-translationnal modifications (PTM) of the protein ATF7. This protein is phosphorylated on several threonine (T) residues upon stress (UVs, osmotic chock). This allows the protein to be transcriptionally active. In the absence of stress, a fraction of the protein is sumoylated resulting in an inhibition of its transcriptional activity. The first project raise to the development of tools that will enable the study of the sumoylated form of ATF7 protein. This work raise to the development of tetrameric bispecific scFv possessing a simultaneously recognizing ability of the proteins ATF7 and SUMO1. The other main project was the study of ATF7 T112 phosphorylation in the absence of stress. The experiments drove in the lab have shown that thus threonine is phosphorylated during mitosis by a specific pathway, which includes the CDK1.