Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lyon 2 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse de doctorat : Biologie Cellulaire et Nutrition : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le syndrome de détresse respiratoire aigue (SDRA) est une maladie très grave du poumon. Malgré les nombreuses études entreprises au cours des ans, le taux de mortalité est encore élevé et aux alentours de 35% à 40%. Comme il n'existe aucun traitement spécifique, le praticien doit s'appuyer sur des outils d'évaluations fiables, qui vont lui permettre d'évaluer la réparation (ou la dégradation) du poumon et se contenter d'un traitement de support. Les outils d'imagerie dont dispose le praticien sont nombreux et variés (biopsie, tomographie, résonance magnétique,...). Ces modalités fournissent certes une image globale de la structure du poumon, et permettent de détecter facilement de nombreuses pathologies. Cependant, malgré les dernières avancées en matière de résolution et de qualité d'image, les systèmes d'imageries utilisés actuellement ne donnent pas d'information au niveau cellulaire. Or, c'est à ce niveau que l'on peut vraiment voir les mécanismes d'évolution de cette maladie. Il serait donc intéressant de trouver un moyen de visualiser le poumon à l'échelle cellulaire, sans pour autant être trop invasif, comme l'est la biopsie pulmonaire. La microscopie in vivo peut être une solution à ce problème. A l'aide d'une sonde, placée directement sur le poumon, le praticien pourra évaluer l'état du poumon de son patient en temps réel. C'est ici le but de l'étude, qui a été réalisée sur des rats. Après injection de marqueurs spécifiques (reconnaissance de certaines cellules par exemple), il devient possible d'évaluer l'état du poumon, par des considérations structurelles, cellulaires, et fonctionnelles notamment. Outre l'étape où il a fallu choisir les bons produits de marquage selon ce qu'il était visé de visualiser, il a été nécessaire de développer des outils de stabilisation de la sonde. En effet, les mouvements du coeur et des poumons, apportent sur les images un flou cinétique qui corrompt les résultats, ce qui peut amener une erreur de diagnostic. Il a donc été nécessaire de supprimer ce flou en développant notamment un système de succion pour maintenir un contact entre la sonde et le poumon.

Le Cd est un métal hautement toxique, dont les expositions chroniques mènent à des maladies d'obstruction respiratoire, des troubles rénaux ainsi que des désordres osseux. Il est connu que le Cd a pour cible de liaison les groupements thiols des protéines, d'où sa forte affinité au GSH et à la MT. Le Cd peut générer un stress oxydatif possiblement par l'inhibition d'enzymes antioxydantes, telles que la CAT, la SOD, le GR et la GPx, in vitro et in vivo. L'accumulation de Cd au sein des cellules induit la synthèse de MT qui protège des dommages oxydatifs ou de la toxicité des métaux. Sachant que l'exposition au Cd entraîne une induction de Pgp, de récentes études stipulent que la Pgp serait responsable de l'efflux de Cd après surexpression des gènes de MDR. Pour sa part, le Zn est un métal essentiel capable d'induire le GSH, la HSP70, la SOD ainsi que la MT, et ce, sans induire de stress oxydatif. Le but de cette recherche fut de caractériser la différence de sensibilité des cellules alvéolaires (lignée A549) et bronchiolaires (lignée H441) face au Cd et de comparer leur capacité à développer une résistance au Cd suite à une préexposition au Cd ou au Zn. Les hypothèses sont : i) le Cd induit un déséquilibre redox dans les cellules pulmonaires et celles-ci ont des capacités antioxydantes ainsi que des capacités à exprimer des protéines de stress de réponse immédiate différentes et ii) le Zn est en mesure d'induire une résistance au Cd différente de celle induite par le Cd lui-même. Les résultats de viabilité cellulaire obtenus après exposition de 24 h au Cd indiquent une LC50 presque deux fois plus élevée pour les cellules H441 comparativement aux cellules A549 (118 ± 7 vs. 61 ± 6 µM). Cette différence n'est pas due à une différence d'accumulation intracellulaire du Cd, ni au niveau basal de GSH intracellulaire, mais serait possiblement due au niveau d'ARNm de HSP70 (évalué semi quantitativement) 2,4 fois plus élevé dans les cellules H441 que dans les cellules A549. Cependant, les résultats de viabilité cellulaire obtenus en présence de BSO, un inhibiteur de synthèse de GSH, révèlent que cet antioxydant détient un rôle important dans la résistance basale au Cd dans les deux lignées. La CAT semblerait avoir un rôle plus important dans la résistance basale au Cd dans les cellules A549 que dans les cellules H441, compte tenu des résultats obtenus en présence de 3AT, un inhibiteur de la CAT. Dans les deux lignées, une préexposition de 24 h au Cd ou au Zn n'a pas modifié les niveaux d'accumulation de 109Cd. Une préexposition de 24 h au Cd (20 µM) a presque doublé la valeur de LC50 dans les cellules A549 tandis qu'une préexposition de 24 h au Zn (40 µM) n'a induit aucune résistance. Inversement, dans les cellules H441, la préexposition de 24 h au Cd (40 µM) n'a pas eu d'effet, tandis que le Zn (40 µM) a augmenté la résistance au Cd avec une augmentation de 23% de la LC50. Dans les cellules A549, la HSP70 ainsi que la MDR1 ne sembleraient pas être impliquées dans l'induction de résistance au Cd, par le Cd. Malgré que les cellules H441 soient constitutivement plus résistantes au Cd que les cellules A549, les cellules A549 possèdent une meilleure capacité à développer une résistance que les cellules H441. Nos résultats révèlent ainsi des différences entre résistances basales et acquises entre les deux lignées cellulaires et montrent que les cellules A549 et H441 toutes deux d'origine pulmonaire ne réagissent pas de la même façon, ne développent pas les mêmes mécanismes de défense et n'expriment pas nécessairement les mêmes niveaux de protéines de stress. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellules A549, cellules H441, Cadmium, Zinc, tolérance, GSH, MDR1, HSP70, stress oxydatif.

Les kallicréines tissulaires humaines (KLK) ont récemment émergé comme une famille de protéases à serine pouvant jouer un rôle important dans la tumorigenèse. Le but de cette étude a été de mieux comprendre comment KLK6 et KLK12 pourraient intervenir dans la physiopathologie pulmonaire. Nous avons démontré qu’une expression ectopique de KLK6 induisait la prolifération des cellules A549 d’une manière dépendante de son activité enzymatique, une résistance à l’apoptose, ainsi qu’une translocation nucléaire de la β-caténine. Nous avons également montré une voie de signalisation impliquée dans la prolifération induite par KLK6 impliquant PAR2, EGFR et ERK. Nous avons identifié de nouveaux subtrats pour KLK12 : les CCN. Nous avons démontré que le clivage de CCN1 et CCN5 par KLK12 limitait leurs fixations avec le VEGF, BMP2 et le TGF-β1. / Recently, human tissue kallikreins (KLK) emerged as a new family of serine proteases which might play a major role in the tumorigenesis. The project aims at determining the contribution of KLK6 and 12 in lung pathophysiology. We showed that ectopic KLK6 promoted A549 cell proliferation in a protease activity-dependant manner, inhibited cell apoptosis and induced β-catenin nuclear translocation. Furthermore, this study uncovered a signaling pathway mediated by KLK6 in promoting A549 cell proliferation trough activation of the PAR2-EGFR-ERK pathway.We have also identified novel substrates of KLK12, the CCN family. We reported that KLK12-mediated proteolysis of CCN1 and CCN5 can reduce or abolish the binding of VEGF, BMP2, and TGF-β1.

EXPOSITION PENDANT LA GESTATION A DES NANOPARTICULES MANUFACTUREES : IMPACT SUR LE DEVELOPPEMENT PULMONAIRE DE LA DESCENDANCELe développement de l’utilisation des nanoparticules (NP) comme les NP d’argent (Ag), de dioxyde de titane (TiO2) et de dioxyde cérium (CeO2) conduit à s’intéresser à leurs potentiels effets toxiques. Des travaux ont montré que l’exposition de souris par voie pulmonaire aux NP peut induire une réponse inflammatoire et la fibrose pulmonaire. En revanche, il existe très peu de données concernant l’impact de l’exposition à des NP sur la descendance. Le but de cette étude est d’évaluer les conséquences d’une exposition de souris à des NP par voie respiratoire sur le développement pulmonaire de la descendance, ainsi que de déterminer le mécanisme d’action induisant les altérations du développement pulmonaire. Pour cela, trois NP de même taille et forme ont été utilisées : TiO2, Ag, et CeO2, afin d’évaluer l’impact des propriétés physico-chimiques des NP sur le développement pulmonaire. Des souris femelles gestantes ont été exposées aux NP par voie pulmonaire une fois par semaine. Des analyses pulmonaires de la descendance ont été réalisées à différentes étapes du développement pulmonaire, avant (17,5 jours post-coït) et après la naissance (14,5 et 49,5 jours post-délivrance). Les résultats montrent qu’après exposition pulmonaire pendant la gestation, les NP induisent une altération de développement pulmonaire de la descendance quelle que soit la nature de la NP utilisée. Ces résultats étaient accompagnés d’une diminution de l’efficacité placentaire associée à la présence des NP dans le placenta et à la diminution de l’expression de VEGF-alpha et MMP-9 à l’âge foetal, et FGF-18 au stage de l’alvéolisation pulmonaire. Compte tenu de l’utilisation croissante de NP, ces résultats suscitent des inquiétudes quant à la santé de l’Homme en particulier en cas d’exposition des femmes enceintes, dont le foetus en développement est susceptible d’avoir un retentissement pulmonaire de l’exposition à ces NP.Mots-clés : nanoparticules, gestation, développement pulmonaire / EXPOSURE TO MANUFACTURED NANOPARTICLES DURING GESTATION: IMPACT ON THE RESPIRATORY TRACT OF THE OFFSPRINGDue to several commercial applications of nanoparticles (NPs), such as silver (Ag), titanium dioxide (TiO2) and cerium dioxide (CeO2), knowledge of the toxicity of those NPs is of great importance. It has been shown that exposure to NPs may lead to an inflammatory response and pulmonary fibrosis. However less is known on the effect of exposure to NPs on the offspring. Therefore the aim of this study is to assess the impact of exposure by the respiratory route to various NPs during pregnancy on lung development of the offspring, and to determine the key parameters involved in lung alterations. We used three NPs: TiO2, Ag, and CeO2, to assess the impact of NPs physico-chemical properties on the potential effects on lung development. Pregnant mice were exposed weekly to 100 μg NPs or saline by nonsurgical intratracheal instillation. Analysis of the lungs of the offspring was performed at different times of lung development, before (17.5 gestational day) and after birth (14.5 and 49.5 post-delivery day). Results showed that after pulmonary exposure during pregnancy, all nanoparticles induced a long-lasting impairment of lung development of the offspring. This was accompanied by a decreased placental efficiency which was associated with the presence of NP in placenta and a decreased pulmonary expression of VEGF-alpha and MMP-9 at the fetal stage, and FGF-18 at the alveolization stage. In view of the growing use of these nanoparticles, this result raise concerns for public health and pregnant women and their developing fetus particularly for those at high risk of occupational or domestic exposure.Keywords: nanoparticles, pregnancy, lung development

Le cancer du poumon est un problème majeur de santé publique et dont le coût humain et social est sans cesse en augmentation au cours des dernières années. Parmi les nombreux médiateurs susceptibles de jouer un rôle dans la croissance tumorale, nous avons étudié en détails le système des ADAM et ADAMTS protéases. Les ADAMs sont des enzymes aux fonctionnalités multiples qui interviennent dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques. Parmi ces différents processus, certains concernent des modulations de la structure ou de létat de la matrice extracellulaire et dautres des boucles dinteractions entre différents types cellulaires reliés par des médiateurs protéiques. Les modulations apportées à ce système par les ADAM protéases résident donc dans lactivation ou linhibition de certains processus biologiques par clivage de molécules ou activation des récepteurs. Au cours de la première partie de notre travail, nous avons étudié lexpression de différentes ADAM(TS) protéases sélectionnées sur base de la littérature comme potentiellement impliquées dans la régulation de la croissance tumorale. L'analyse d'échantillons de cancers pulmonaires humains a été réalisée en collaboration avec le Professeur P BIREMBAUT (Unité INSERM U 514, Reims). Nous avons mis en évidence que lADAM-12 (forme complète membranaire) est surexprimée et que lADAMTS-1 est moins exprimée dans les tissus tumoraux pulmonaires obtenus par résection chirurgicale par rapport à des échantillons correspondants prélevés en zone saine. Ces variations ont été vérifiées par Real-Time PCR et par western blots. Les niveaux dexpression de lADAM-12 sont corrélés à lexpression des mRNAs codant pour les isoformes 121 et 165 (qui sont pro-angiogènes) du VEGF-A. Une immunohistochimie marquant l'ADAM-12 a montré une expression de cette protéase principalement dans les cellules tumorales ; l'ADAMTS-1 par contre, est surtout exprimée dans le tissu bronchique sain. Les lignées de cellules pulmonaires issues de cellules épithéliales bronchiques et alvéolaires ont été caractérisées pour leur expression en ADAM-12 et ADAMTS-1. LADAM-12 et lADAMTS-1 sont surexprimées par les cellules de type BZR et BZR T33 qui forment des tumeurs chez les souris et qui ont un caractère agressif. Au cours de ces travaux, nous avons donc clairement pu identifier deux protéases dont l'expression est modulée dans nos échantillons de tissu pulmonaire sain ou tumoral. L'ADAM-12, surexprimée dans les tumeurs, serait un modulateur "positif" de la progression tumorale et l'ADAMTS-1, dont lexpression est moindre dans les tumeurs semble être un modulateur négatif du développement tumoral (Rocks et al, Br J Cancer, 2006). Nous avons focalisé la suite de nos travaux sur létude des effets de lADAM-12 et de lADAMTS-1 sur différents phénomènes biologiques impliqués dans la progression tumorale. Sur base de l'analyse des échantillons de cancers pulmonaires, l'ADAM-12 est donc apparue comme un candidat potentiel impliqué dans la progression tumorale. Nous avons ainsi généré des clones surexprimant lADAM-12 à partir de cellules épithéliales bronchiques immortalisées (BEAS-2B). Ces clones ont été caractérisés et leur production dADAM-12 a été démontrée par RT-PCR et cytométrie de flux. Le comportement des cellules surexprimant lADAM-12 a ainsi pu être comparé à celui des cellules parentales transfectées avec le vecteur vide (contenant uniquement le gène de la résistance à la néomycine). Différentes expériences in vitro ont été réalisées sur ces cellules. Il ressort de lensemble de cette caractérisation que les cellules surexprimant lADAM-12 présentent une prolifération et une capacité à former des colonies en agar mou accrues par rapport aux cellules parentales. De plus, les cellules surexprimant lADAM-12 ont une sensibilité vis-à-vis de lapoptose diminuée par rapport aux clones contrôles. Ces processus sont dépendants dune augmentation de la production dHB-EGF mature par les clones surexprimant lADAM-12. Les clones surexprimant lADAM-12 ainsi que les clones contrôle ont été implantés au sein du tissu pulmonaire de souris et injectés dans le tissu sous-cutané. Il ressort de ces expériences que les cellules de type BEAS-2B transfectées ou non par lADAM-12 sont peu tumorigènes qu'elles soient implantées dans un site orthotopique (intra-pulmonaire) ou hétérotopique (sous-cutané) dans les souris SCID. En dépit du fait que l'ADAM-12 stimule la prolifération cellulaire et protège les cellules de lapoptose in vitro, sa surexpression nest pas suffisante en soi pour développer un phénotype tumorigène in vivo (Rocks et al, Cell Prolif, in press). Dans la troisième partie de notre travail, nous avons généré à partir de la lignée dérivée de cellules épithéliales bronchiques tumorales BZR des clones transfectés de façon stable qui surexpriment lADAMTS-1 humaine complète. Ceci est confirmé par la présence de bandes de 87 kDa en Western Blot, représentant la forme complète et active de cette protéase. In vitro, nous navons pas pu mettre en évidence de différence de prolifération, de migration, dinvasion et dapoptose entre les différents clones étudiés. Nous avons ensuite procédé à limplantation au niveau sous cutané dans des souris immunodéficientes de populations cellulaires transfectées de façon stable avec le gène de lADAMTS-1. Nous avons ainsi évalué si la surexpression de cette protéase modifiait le comportement de ces cellules en termes de prolifération in vivo. Les tumeurs formées à partir de cellules transfectées avec la forme complète de lADAMTS-1 présentent une taille plus importante que les tumeurs formées à partir de cellules BZR contrôle. Un immunomarquage pour le Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) a révélé des scores de prolifération cellulaire plus élevé dans les tumeurs dérivées de populations cellulaires surexprimant lADAMTS-1. De plus, lanalyse histochimique des tumeurs a montré, dans les tumeurs surexprimant lADAMTS-1, la présence de structures stromales composées de fibronectine (WB), collagène (marquées positivement par coloration au safran, WB) et de myofibroblastes (positifs pour lα-actine des muscles lisses). Afin détudier le potentiel chimiotactique de lADAMTS-1 sur les fibroblastes, nous avons utilisé le modèle des chambres de Boyden. Les chambres du dessous ont été remplies avec des milieux conditionnés dérivés de populations de cellules transfectées ou non avec la forme complète de lADAMTS-1. Les milieux conditionnés de cellules surexprimant lADAMTS-1 ont des capacités dattraction plus importantes sur les fibroblastes que les milieux conditionnés dérivés de cellules contrôles. Cependant, lajout dADAMTS-1 recombinante au milieu conditionné par des cellules contrôles nest pas suffisant pour augmenter la migration des fibroblastes. Nous avons donc mesuré lexpression de facteurs potentiellement impliqués dans le remodelage de la matrice extracellulaire et dans la migration de fibroblastes. Les tumeurs surexprimant lADAMTS-1 ont des taux plus élevés de MMP-13, TGF-β1 et dIL-1β. De plus, un anticorps bloquant les effets du TGF-β1 et/ou de lIL-1β diminue la migration des fibroblastes en chambre de Boyden. En résumé, nous montrons par ce travail, que les cellules BZR transfectées au moyen de la forme complète de lADAMTS-1, forment des tumeurs plus larges, infiltrées par des myofibroblastes, suggérant que les interactions tumeur-stroma influencent la prolifération de cellules tumorales En conclusion, nos travaux ont identifié que lexpression de lADAM-12 et lADAMTS-1 est modulée dans des tumeurs bronchiques humaines. LADAM-12 joue un rôle dans la prolifération cellulaire en activant le clivage de facteurs de croissance membranaires qui sont des ligands de lEGFR. Le rôle de lADAMTS-1 apparaît comme beaucoup plus complexe et nos travaux montrent que lADAMTS-1 peut influencer la croissance tumorale in vivo en modulant la composition cellulaire et matricielle du stroma. Collectivement, ces travaux confirment le rôle clé joué par les protéases de la famille des ADAMs et ADAMTS dans le développement du cancer et identifient ces enzymes comme des cibles thérapeutiques potentielles.

Thèse de doctorat : Immunologie : Paris 12 : 2007. / Thèse uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 541 réf.

Thèse de doctorat : Physiologie et physiopathologie de l'appareil respiratoire : Paris 12 : 2005. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie : Paris 12 : 2003. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 135 réf.