La connexine 43 (Cx43) est l’unité protéique de base dans la formation des canaux des jonctions gap (JG) responsables des échanges intercellulaires. Toutefois, elle forme aussi des canaux non-jonctionnels à large conductance, nommés hémicanaux (Hc), qui fournissent un accès entre l’intérieure des cellules et le milieu extracellulaire. Bien qu’ils soient beaucoup moins étudiés que les JG, on estime que les Hc restent normalement à l’état fermé, et ce, grâce à la phosphorylation des connexines qui les forment. Suite à un stress ischémique, les Cx43 se déphosphorylent et entraînent ainsi l’ouverture des Hc de Cx43 (HcCx43), un effet qui compromet la survie des cellules. La protéine kinase C (PKC) est l’enzyme de phosphorylation qui possède le plus grand nombre de sites de phosphorylation sur la Cx43 en comparaison avec les autres kinases. Ses fonctions dépendent de la mise en jeu d’un répertoire d’au moins 12 isoformes distinctes. Dans les cardiomyocytes, les isoformes de PKC participent au développement des réponses adaptées ou mésadaptées au stress ischémique. Malgré que la régulation des canaux de Cx43 par la PKC lors d’une ischémie soit bien documentée, il n’existe pas à l’heure actuelle de connaissances sur les effets fonctionnels spécifiques qu’exercent des différentes isoformes de PKC sur les HcCx43, ni sur la valeur thérapeutique de la modulation de ses derniers. Dans ce contexte, nous avons proposé que les HcCx43 sont régulés sélectivement et différentiellement par les différentes isoformes de PKC et que l’inhibition spécifique de ces hémicanaux peut protéger le coeur lors d’un événement ischémique. Le présent travail comporte trois études qui ont été entreprises spécialement dans le but de valider ces hypothèses. Dans la première étude, nous avons profité de l’expertise du laboratoire du Dr Baroudi dans la dissection des isoformes de PKC pour étudier le rôle fonctionnel de chacune d’elles dans la régulation des HcCx43 en utilisant une gamme unique de peptides synthétiques inhibiteurs et activateurs spécifiques des isoformes de PKC, en combinaison avec la technique du patch-clamp. Nous avons démontré, entre autre, que les HcCx43 sont particulièrement inhibés par l’isoforme PKC epsilon, connue pour son effet cardioprotecteur contre les dommages ischémiques lors d’un préconditionnement ischémique. Dans la deuxième étude, nous avons caractérisé l’effet d’un peptide synthétique mimétique structural de la Cx43 sur la fonction des HcCx43. En plus d’avoir élucidé ces effets sur les propriétés fonctionnelles du canal, nous avons démontré d’une manière directe et indéniable que le peptide Gap26 inhibe et spécifiquement les HcCx43 et que son administration in vitro (cardiomyocytes isolés) et ex vivo (coeur intact) confère à ces modèles expérimentaux une résistance importante contre le stress ischémique. Dans la troisième étude, nous avons investigué pour la première fois in vivo le potentiel de deux peptides uniques mimétiques structuraux de la Cx43, Gap26 et Gap27, dans la cardioprotection contre les lésions ischémiques lorsqu’ils sont administrés à basse dose sous forme d’un bolus intraveineux unique. Nous avons démontré que l’injection de ces peptides avant ou après la survenue de l’ischémie réduit significativement la taille de l’infarctus qui en résulte.En conclusion, l’ensemble de ces résultats révèlent le rôle bénéfique de l’inhibition des HcCx43 lors d’une ischémie et dévoilent un potentiel thérapeutique prometteux des mimétiques structuraux de Cx43 dans la prévention et le traitement de l’infarctus du myocarde. / Connexin 43 (Cx43) is the basic unit in the composition of Gap junction channels but also of the non-junctional unapposed hemichannels (Hc). Gap junction channels play key roles in cardiac function by allowing conduction of electrical impulses and exchange of biologically important molecules between cells. The unapposed Hc, however, perform functions different from those achieved by Gap junction channels mainly by providing pathways between the cytosol and the extracellular space allowing movement of ions and other small metabolites. Although they are much less studied than Gap junction channels, Hc are believed to remain normally in a closed state and that phosphorylation is an important factor promoting their closure. Under ischemic stress,the amount of non-phosphorylated Cx43 increases resulting in increasing hemichannels opening, an effect that can lead to irreversible tissue injury and cell death. Protein kinase C (PKC) possesses the largest number of phosphorylation sites on Cx43 and exerts significant control on Cx43 channels. Its function depends on the involvement of at least 12 distinct isoformes. Various PKC isoforms exert specific cellular and cardiovascular functions, nonetheless the functional role of PKC isoforms in the modulation of the unapposed Cx43 hemichannels has never been assessed, neither has the therapeutic potential of Cx43Hc modulation in the protection of ischemic heart. In this context, three studies have been performed, they form the body of this thesis. In the first study, a unique set of synthetic PKC isoform-selective activator and inhibitor peptides was utilised. In combination with the patch clamp technique, we have demonstrated that Cx43Hc conductance is strongly inhibited by, among many isoforms, epsilon PKC isoforme, known for its cardioprotective effect against ischemic injury. In the second study, we characterized the effect of a synthetic structural mimetic peptide of Cx43. Using patch clamp technique, we have demonstrated that the peptide Gap26 inhibits directly and specifically Cx43Hc, we also showed that Gap26 can confer resistance to cardiomyocytes (in vitro) and intact heart (ex vivo) against ischemia. In the third study, we investigated for the first time in vivo the capability of a unique pair of structural Cx43 mimetic peptides, Gap26 and Gap27, to protect heart from ischemic injury when administered in single low-dose intravenous boluses. We demonstrated that administration of either one or both peptides, before or after the onset of ischemia renders heart more resistant to ischemia and reduces significantly the size of myocardial infarct. Altogether, our results revealed salvatory effect of Cx43Hc inhibition during ischemia and uncovered therapeutique potentials of the synthetic structural mimetic peptides of Cx43 in ischemic heart disease.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La capacité d'adaptation des bactéries à leur environnement repose, entre autres choses, sur des mécanismes de transduction du signal. Ces mécanismes leur permettent de percevoir la nature et les modifications du milieu dans lequel elles évoluent et d'adapter en conséquence leur métabolisme et leur physiologie. L'un de ces mécanismes identifié chez les procaryotes repose sur un processus de régulation impliquant, suite à un stimulus extérieur, une modification réversible des protéines au niveau de résidus séryles et thréonyles par phosphorylation via les sérine/thréonine protéine-kinases (STPK). Chez les bactéries pathogènes, notamment Mycobacterium tuberculosis et Staphylococcus aureus, les STPKs sont impliquées dans la régulation du métabolisme central, de la division cellulaire, de la composition de la paroi et de la virulence. Mes travaux de thèse ont eu pour objectif d'approfondir les connaissances sur la régulation post-traductionnelle des protéines via les STPKs chez ces deux pathogènes humains. Nous avons ainsi identifié de nouveaux substrats des STPKs chez M. tuberculosis et S. aureus et caractérisé l'effet de la phosphorylation sur l'activité de ces substrats. L'ensemble de mes travaux de thèse met en avant le rôle important de la régulation par les STPKs de voies métaboliques diverses chez ces deux pathogènes. / To overcome the stressful conditions imposed during host infections, pathogens have evolved various protective and offensive responses that could be achieved through cascades of phosphorylation. Many of the encountered external stimuli are transduced via sensor kinases embeded within the bacterial membrane, allowing the pathogen to adapt and survive in hostile environments. In addition to the classical two-component systems, Staphylococcus aureus and Mycobacterium tuberculosis possess eukaryotic-like Serine/Threonine Protein-Kinases (STPK). It is becoming clear that in these two human pathogens, many of the STPKs are involved in the regulation of metabolic processes, division, cell wall composition, virulence, etc. Therefore, signalling through STPK phosphorylation has recently emerged as a key regulatory mechanism in pathogenic bacteria. Thus, to investigate the mechanisms of STPK-dependent regulation in M. tuberculosis and S. aureus, we identified and characterized novel endogenous phosphorylated substrates, and analyzed the impact of phosphorylation on their specific activity. Overall, the results presented herein emphasize the important role of STPK-dependent mechanisms in various metabolic pathways in these two pathogens.

Le récepteur tyrosine kinase Axl a été découvert en 1988. Depuis, son implication dans les phénomènes de cancérisation a été mis en lumière. Ce récepteur est surexprimé, entre autres, dans les lignées cellulaires du cancer du pancréas et du cancer du sein triple négatif. Le succès des inhibiteurs de kinase contre les cancers (imatinib, erlotinib …) nous a poussés à nous focaliser sur la conception d'inhibiteurs du domaine kinase de la protéine Axl afin d'élaborer de nouveaux anticancéreux. Pour ce faire, nous avons décidé de modéliser le domaine kinase de la protéine Axl en conformations dites ‘active' et ‘inactive'. Les modèles ont ensuite été validés par différentes méthodes : des méthodes de bioinformatique structurale mais aussi par amarrage comparatif et par criblage virtuel focalisé. Sur la base de ces modèles, une chimiothèque virtuelle focalisée a été construite et amarrée dans les modèles d'Axl. J'ai ensuite effectué la synthèse chimique de 15 des ligands conçus à l'étape précédente et ciblant la conformation ‘inactive' du domaine kinase d'Axl. Aucun de ces ligands n'est apparu actif dans les tests in vitro. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la chimie des noyaux 4- et 7-azaindoles. Ces travaux ont permis la synthèse de 12 ligands dirigés contre les conformations ‘inactives' des domaines kinases d'Abl et de Src dont certains ont montré une activité prometteuse. Parallèlement, un criblage a très large échelle a été publié et nous avons utilisé ces nouveaux résultats pour réévaluer l'existence d'une conformation -inactive' – de type « DFG-out » - du domaine kinase d'Axl. Ces travaux permettront la conception de nouveaux ligands ciblant efficacement Axl. / The receptor tyrosine kinase Axl was discovered in 1988. Latter on, its involvement in the cancer development was highlighted. Axl is overexpressed in pancreatic cancer and triple-negative breast cancer cell lines. The success of kinase inhibitors (imatinib, erlotinib ...) led us to focus on the design of inhibitors targetting the kinase domain of Axl. As a guide, we modeled the protein-kinase domain in its active and inactive conformations to perform structure-based drug design. The models were then validated by different methods: structural bioinformatics, comparative docking and focused virtual screening. A virtual chemical library was built and docked into Axl models.Then, I synthetized 15 chemical compounds targetting the ‘inactive' conformation of the kinase domain of Axl. However, none were active in an in vitro assay. Then we were interested in the chemistry of 4 and 7-azaindole cores. This work led to the synthesis of 12 ligands among which several showed promising activity against the ‘inactive' conformation of the kinase domains of Abl and Src.Meanwhile, a large-scale screening was published and we used that new data to re-evaluate the modeling of a "DFG-out" inactive conformation of Axl.

Les mutations germinales activatrices de la voie RAS sont responsables de maladies rares regroupées sous le nom de RASopathies : le Syndrome de Noonan, le Syndrome de Noonan avec de Multiples Lentigines, la Neurofibromatose de type 1, le Syndrome de Malformations Capillaires et Malformations Artério-Veinseuses, le Syndrome Cardio-Facio-Cutané, le Syndrome de Legius et le Syndrome de Costello. Cette thèse s’intéresse au syndrome de Costello causé par une mutation hétérozygote de novo du gène HRAS. Ce syndrome est révélé dans les premiers mois de la vie et se caractérise par un retard de croissance postnatal, des traits du visage épais, un déficit intellectuel, des anomalies cutanées, ainsi qu’une prédisposition à développer des tumeurs. De plus, les patients atteints du syndrome de Costello développent une cardiomyopathie hypertrophique, de l’hypertension, une hypotonie et une myopathie d'origine moléculaire inconnue. En lien avec une association de malade et le service de génétique du CHU de Bordeaux, nous avons mené une exploration des anomalies protéomiques dans les tissus d’une souris modèle du syndrome de Costello ainsi que dans des fibroblastes de patients et des cellules modèles exprimant les formes mutées de HRASG12S et HRASG12A. Cette analyse globale et sans a priori a révélé des altérations au niveau du métabolisme énergétique et plus particulièrement de la composition des mitochondries. Le déficit fonctionnel des mitochondries, centrale énergétique du corps humain, a été caractérisé par des approches de biochimie, de bioénergétique et de biologie cellulaire. De plus, l’analyse des données ‘omiques’ a permis de suggérer une nouvelle hypothèse dans la physiopathologie du syndrome de Costello. Cette hypothèse considère l’implication d’un micro-ARN, le miR-221* dans l’inhibition du métabolisme oxydatif. Les analyses génétiques réalisées sur les cellules de patients et les cellules modèles ont démontré l’inhibition de l’expression de la protéine AMPK, un régulateur majeur du métabolisme mitochondrial, par le miR-221* sous le contrôle de HRASG12S et HRASG12A. Ces découvertes ont permis d’élaborer une stratégie thérapeutique visant à réduire la cardiomyopathie dans le syndrome de Costello. Les analyses précliniques effectuées sur les modèles cellulaires et le modèle murin ont permis d’évaluer l’efficacité d’une stimulation pharmacologique du métabolisme mitochondrial. Cette thèse révèle donc l’implication des mitochondries dans le syndrome de Costello et l’analyse moléculaire réalisée propose une série de données ‘Omiques’ qui permettront de progresser dans la compréhension de cette maladie rare. / Germline activating mutations of the RAS pathway are responsible for rare diseases grouped under the name of RASopathies: Noonan Syndrome, Noonan Syndrome with multiple Lentigines, Type 1-neurofibromatosis, Capillaries malformations and arteriovenous malformations syndrome, Cardio-Facio-Cutaneous Syndrome, Legius Syndrome and Costello Syndrome. This Ph.D thesis focuses on Costello syndrome that is caused by a heterozygous de novo mutation of the HRAS gene. This syndrome is revealed in the first months of life and is characterized by postnatal growth retardation, thick facial features, intellectual deficit, skin abnormalities, and a predisposition to developing tumors. In addition, patients with Costello syndrome develop hypertrophic cardiomyopathy, hypertension, hypotonia and myopathy of unknown molecular origin. In connection with a patients association and the genetics department of Bordeaux University Hospital, we conducted an exploration of proteomic abnormalities in the tissues of a mouse model of the Costello syndrome as well as in patients’ fibroblasts and cell models expressing mutated forms of HRASG12S and HRASG12A. This global and unbiased analysis revealed alterations in energy metabolism and more particularly in the composition of mitochondria. The functional deficiency of mitochondria, energy plants of the human body, has been characterized by biochemistry, bioenergetics and cell biology approaches. In addition, the 'omic' analysis of Costello syndrome suggested a new pathophysiology hypothesis that considered the involvement of a microRNA, miR-221* in the alteration of oxidative metabolism. Functional genetic analyzes performed on patient cells and cell models demonstrated the inhibition of the expression of the major mitochondrial metabolism regulator AMPK protein by miR-221* under the control of HRASG12S and HRASG12A. These findings led to the development of a preclinical therapeutic strategy to reduce cardiomyopathy in Costello syndrome. Preclinical investigations performed on the cellular models and the murine model made it possible to evaluate the efficacy of a pharmacological stimulation of mitochondrial metabolism. This thesis thus reveals the involvement of mitochondria in Costello syndrome and the molecular analysis carried out makes available a series of 'Omics' data that will allow progress in the understanding of this rare disease.

L’hyperplasie bilatérale macronodulaire des surrénales (HBMS) conduit au développement de nodules corticosurrénaliens bilatéraux entraînant un syndrome de Cushing diagnostiqué souvent au cours de la cinquième décennie. L’étiologie de cette maladie n’était que partiellement connue mais le caractère bilatéral de l’atteinte surrénalienne et l’observation de cas familiaux suggéraient, au début de ce travail, une origine génétique. L’analyse de l’ADN tumoral et leucocytaire d’une série de 33 patients opérés a permis de mettre en évidence chez 25% des patients une perte d’hétérozygotie neutre en nombres de copies (LOH) de tout le bras court du chromosome 16 (16p) au niveau du tissu surrénalien. Un séquençage complet du génome de 5 patients (ADN germinal et tumoral) a permis de mettre en évidence une mutation du gène ARMC5 localisé en 16p pour 4 patients. Le séquençage direct des parties codantes d’ARMC5 à partir de l’ADN somatique et germinal de l’ensemble des patients opérés de la cohorte a montré qu’au total, 55% des patients avaient une mutation d’ARMC5. L’inactivation du gène se fait selon la théorie de Knudson (un événement germinal inactivant le premier allèle associé à un autre événement somatique inactivant le second allèle) ce qui laisse supposer qu’ARMC5 est un gène suppresseur de tumeur. L’analyse de la cohorte d’HBMS de nos collaborateurs américains au National Institute Health (laboratoire de CA. Stratakis, Bethesda, USA) a permis de confirmer que les mutations d’ARMC5 étaient un événement fréquent. Des variants de ce gène sont aussi associés à l’hypertension à rénine basse chez les patients noirs-américains. Afin de déterminer des corrélations génotype-phénotype, notre cohorte initiale a été élargie pour constituer une série consécutive de 98 cas index de patients présentant des formes légères à sévères de la maladie, opérées ou non. Vingt-quatre patients (25%) présentaient une altération d’ARMC5. Par ailleurs, 31 nodules surrénaliens de 19 patients ont été analysés en somatique. Le second événement était une mutation dans 68% des cas et une LOH du locus pour les 32% restant. Chez un même patient, le second événement était différent dans chaque nodule présenté. Les patients mutés avaient un syndrome de Cushing plus sévère cliniquement et biologiquement par rapport aux patients non mutés. La taille de leurs surrénales étaient plus grandes avec un plus grand nombre de nodules. Les patients mutés étaient aussi plus jeunes au diagnostic et plus souvent hypertendus. Ces patients étaient ainsi plus souvent opérés. La fonction de la protéine ARMC5 n’était pas connue lors de son identification comme gène de l’HBMS. In vitro, la surexpression du gène sauvage induit l’apoptose. La surexpression des mutants faux-sens et du mutant p.F700del retrouvés chez les patients entraîne moins d’apoptose qu’ARMC5 sauvage. La protéine ARMC5 contient des domaines Armadillo et BTB, connus pour être impliqués dans l’interaction protéine-protéine. En physiologie, l’ACTH stimule la production d’AMPc et la voie de la protéine kinase A (PKA) est impliquée dans différentes pathologies corticosurrénaliennes. Nous avons pu montrer qu’ARMC5 interagissait avec la sous-unité catalytique alpha de la PKA. L’invalidation d’ARMC5 conduit in vitro à une diminution de l’expression d’enzymes de la stéroïdogénèse, de la production de cortisol et une diminution de l’activité PKA. Ainsi, l’hypothèse pour expliquer les HBMS liées à une inactivation d’ARMC5 est que la perte d’apoptose conduit à une hyperplasie nodulaire du tissu corticosurrénalien et que, même si la production de cortisol est diminuée à l’échelle unicellulaire, l’effet de masse global conduit au total à un hypercortisolisme. Nos travaux ont donc identifié et caractérisé un premier gène causal, ARMC5, fréquemment impliqué dans l’HBMS et associé à des formes plus sévères de la maladie. Cette découverte ouvre des perspectives pour le diagnostic familial et la prise en charge des patients. (...) / Primary bilateral macronodular adrenal hyperplasia (PBMAH) is a rare cause of adrenal Cushing’s syndrome and bilateral adrenal tumors. We suspected a genetic origin of the disease on the basis of the report of some familial cases and the involvement of both adrenal glands. The aim of this study was to find a genetic cause of non syndromic PBMAH. To look at chromosomal abnormalities, we use single-nucleotide polymorphism (SNP) arrays and microsatellite markers analysis in a first series of 33 patients all operated for PBMAH. We realize whole genome sequencing of 5 patients (blood and tumor DNAs matched). Then we genotyped by Sanger sequencing the gene Armadillo Repeat Containing 5 (ARMC5) in this first series and 66 additional patients. Clinical data were collected to establish genotype-phenotype correlation. In addition, the cohort of patients of our collaborators at the National Institute Health (Dr. Stratakis, Bethesda, USA) was studied. The effects of ARMC5 inactivation and overexpression and the partners of the protein were sought in cell-culture models. The most frequent somatic alteration was a loss of heterozygosity at 16p observed in tumors of 25% of the patients. The gene ARMC5, located at 16p11.2, was the most frequently mutated by whole genome sequencing: a mutation was found in 4/5 patients. 55% of the patients of the first cohort (33 patients treated by adrenalectomy for PBMAH) had ARMC5 alteration. One patient presented with germline microdeletion of the locus identified by SNP array. Every patient had two events: either a mutation or a deletion at the germline level, either a second mutation or a LOH at the somatic level. We showed that the two events were present on different alleles suggesting that ARMC5 is a tumor suppressor gene. In addition, we showed for several patients that the second hit was different in each adrenal nodules of a same patient. This first cohort included only operated patients with serious forms of the disease. The study of the American cohort and the analysis of the total cohort of our lab including non-operated patients and milder forms showed an alteration of ARMC5 in about 25% of the patients. Genotype-phenotype correlation showed that ARMC5 defects are associated with younger age at the diagnosis, higher hypercortisolism, bigger adrenals and higher number of nodules. In addition, a mutation of ARMC5 was shown in a patient with a PBMAH secreting both aldosterone and cortisol. Analysis of a series of patient affected by primary hyperaldosteronism suggested that ARMC5 may be associated with hypertension especially in African-American subjet. Overexpression of ARMC5 leads in vitro to cell apoptosis. We showed that this apoptosis was reduced when transfecting vector harboring missense mutations or single amino-acid deletion found in our cohort. Invalidation of ARMC5 leads to a decreased steroidogenic enzymes expression, cortisol production and reduced protein kinase A (PKA) activity. We showed that ARMC5 interacts with the calaytic subunit alpha of the PKA dissociated from the cAMP-bound regulatory subunits. More than one quarter of sporadic PBMAH patients present a pathogenic germline ARMC5 defect and these index cases present a more severe disease. Systematic genotyping of ARMC5 may help for early diagnosis of PBMAH, familial counseling, and patients’ management. ARMC5 appears to be a new regulator of PKA and might represent a new target for the development of pharmacological agents controlling PKA function and cortisol production.

La protéine kinase D1, PKD1, est une nouvelle sérine/thréonine kinase activée par de nombreux mitogènes et dérégulée dans de nombreux types de cancers dont le cancer du sein, ce qui suggère un rôle de cette kinase dans la prolifération cellulaire et la tumorigenèse. Cependant, le rôle précis et les cibles de PKD1 ne sont pas encore bien connus. Au cours de ce travail, nous avons tout d’abord démontré que PKD1 est activée par les facteurs de croissance épidermique (EGF) et fibroblastique (FGF) et qu’elle régule la voie de signalisation de l’insulin-like Growth Factor-I (IGF-I). D’autre part, nos résultats démontrent que PKD1 favorise les propriétés pro-prolifératives et pro-tumorales des cellules MCF-7 dérivées d’un adénocarcinome mammaire humain estrogéno-dépendant. Ces mécanismes mettent en jeu des voies de signalisation dépendantes de protéines kinases (la voie MEK/ERK) et hormonales (la voie estrogène/REα). Ainsi, l’ensemble de ce travail fait apparaître PKD1 comme une nouvelle cible thérapeutique anti-tumorale potentielle. / Protein kinase D1, PKD1, is a novel serine/threonine kinase which can be activated by mitogens and whose expression is altered in many tumors such as breast cancer, suggesting a role for this kinase in cancer development. However, its precise role and targets are still unclear. Our study identified PKD1 as a new regulatory kinase implicated in the control of IGF-I signal transduction pathway. Furthermore, we showed that PKD1 enhances estrogen-dependent MCF-7 breast cancer cell proliferation and tumorigenesis through the regulation of MEK/ERK and estrogen/ERα pathways. Thus, this work may define PKD1 as a novel potential anti-tumor therapeutic target.

Dans le système nerveux central, le principal effecteur de la voie de transduction de l'AMPc<br />est la protéine kinase activée par l'AMPc (PKA). L'activation de la PKA est impliquée dans de<br />nombreux processus comme la modulation de l'excitabilité neuronale par phosphorylation de<br />canaux ioniques, de l'homéostasie cellulaire par phosphorylation de cibles cytosoliques et de la<br />régulation génique par phosphorylation de facteurs de transcription. La régulation de l'activité de la<br />PKA ainsi que son activation spatiale et temporelle sont des paramètres indispensables à la<br />compréhension des mécanismes cellulaires à l'origine des effets de cette voie de seconds messagers.<br />Faute d'approches méthodologiques adaptées, très peu d'études se sont intéressées à la dynamique<br />spatiale et temporelle, à la spécificité et à la régulation de l'activité de la PKA dans les neurones.<br />Grâce aux sondes fluorescentes codées génétiquement, il est possible maintenant d'avoir<br />accès à ces paramètres. A l'aide d'un vecteur viral, nous avons fait exprimer une sonde sensible à<br />l'activité PKA (sonde AKAR pour A-kinase activity reporter) dans des préparations de neurones en<br />tranches. Cette sonde utilise le principe du transfert d'énergie par résonance (FRET) et permet de<br />mesurer par imagerie ratiométrique l'activité kinase de la PKA. Nous avons montré que la sonde<br />AKAR2, exprimée dans les neurones, modifie son spectre d'émission en réponse à une stimulation<br />de la voie AMPc. L'utilisation d'une sonde mutante, dont le site de phosphorylation a été modifié,<br />démontre que les changements observés dans le spectre d'émission de la sonde AKAR2 sont bien<br />attribuables à une phosphorylation.<br />Dans une première partie, nous avons étudié la phosphorylation de protéines cibles de la<br />PKA dans différents compartiments subcellulaires en réponse à différentes stimulations<br />extracellulaires. La phosphorylation de la sonde AKAR2, nous a permis de suivre en temps réel<br />l'activité de la PKA dans le cytosol. Afin de mesurer l'activité de la PKA dans le noyau, nous avons<br />adressé la sonde AKAR2 en utilisant un signal de localisation nucléaire (NLS). Enfin, la mesure de<br />l'activité de la PKA à la membrane a été réalisée grâce à l'étude de la phosphorylation des canaux<br />responsables du courant de l'AHP lente (IsAHP). Nous avons montré que la phosphorylation des<br />canaux ioniques est plus rapide que la phosphorylation des cibles cytosoliques, elles-mêmes plus<br />rapide que la phosphorylation des protéines nucléaires. De plus, nous avons montré que l'activité de<br />la PKA stimulée par l'activation de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) est différente de<br />l'activation directe des adénylyl cyclases (AC). En effet, l'activation de la PKA résultant de la<br />stimulation des RCPG produit des amplitudes de phosphorylation plus faible de la sonde AKAR2<br />dans le cytosol et le noyau.<br />Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle des phosphodiestérases de type 4<br />(PDE4) dans la régulation des réponses β-adrénergiques. L'inhibition des PDE4 produit une<br />activation de la PKA dans les neurones traduisant ainsi une activité tonique des AC. Nous montrons<br />également que l'inhibition des PDE4 permet de potentialiser l'activité de la PKA en réponse à de<br />faibles concentrations d'agonistes β adrénergiques. Cette famille de PDEs, en dégradant l'AMPc,<br />participe donc à la régulation et la propagation des signaux PKA dans les neurones.<br />Enfin, au cours de ma thèse, je me suis également intéressé au γ-hydroxybutyrate (GHB)<br />composé qui est utilisé pour soigner certains troubles du sommeil et provoque chez le rat<br />l'apparition de signes comportementaux et de tracés encéphalographiques similaires à ceux observés<br />chez l'humain lors de crises d'épilepsie de type absence. L'ensemble de ces effets du GHB passe<br />probablement par une action sur la boucle thalamocorticale mais les mécanismes cellulaires à leurs<br />origines sont inconnus. Nous avons montré grâce à l'utilisation d'enregistrements<br />électrophysiologiques, que les courants post-synaptiques inhibiteurs sont beaucoup moins sensibles<br />au GHB que les courants post-synaptiques excitateurs et les courants potassiques à rectification<br />entrante (GIRK). Cette différence de sensibilité serait à l'origine d'un déséquilibre de la balance<br />excitation/inhibition reçue par les neurones thalamocorticaux ce qui participerait à la genèse d'une<br />activité oscillante du potentiel membranaire de ces neurones.

La myopathie de Duchenne est une maladie génétique qui se caractérise principalement par une dégénérescence progressive des muscles squelettiques dont la cause est l'absence de dystrophine fonctionnelle dans les muscles. A ce jour, il n'existe toujours pas de traitement efficace contre ces maladies. Comme le plus grand gène connu chez l'Homme, la dystrophine code pour une protéine de 427kDa. La protéine connecte l'actine avec le DAPC (Dystrophin Associated Protein Complex) dans les muscles striés. Pour l'instant, il y a 3 hypothèses concernant le mécanisme du DMD. L'absence de la dystrophine peut supprimer le lien physique entre les protéines structurales de la membrane basale (laminines) et les protéines structurales du cytosquelette (filaments intermédiaires et actine), ou la distribution et la fonction des canaux ioniques, ou des voies de signalisation nécessaires à la survie du muscle. Caenorhabditis elegans ne possède qu'un homologue du gène de la dystrophine humaine, le gène dys-1. La protéine DYS-1 présente 37% d'homologie avec la dystrophine humaine. Le double mutant dys-1(cx18) ; hlh-1(cc561) présente une forte dégénérescence musculaire. Comme le sarcomère de C. elegans ressemble au sarcomère de mammifère, C. elegans est modèle pertinent d'étude la maladie. En vue de comprendre la raison du DMD chez les mammifères et chez les vers, le groupe L. SEGALAT a effectué des cribles pour identifier les molécules et les gènes qui peuvent supprimer la dégénérescence musculaire. On a trouvé un gène pkc-2 qui est capable de supprimer la dégénérescence musculaire chez C. elegans. La protéine PKC-2 est l'orthologue de la Protein Kinase C Alpha (PKC) humaine et appartient à la famille du serine/threonine protéine kinase. Afin d'étudier la fonction du gène pkc-2, on a analysé l'expression du gène avec les construits différents in vivo et a utilisé la technique de double-hybride dans la levure. De plus, le crible par EMS (éthane méthyle sulfonâtes) a identifié une molécule sérotonine (5-HT) qui est un neuromédiateur, et supprime partiellement la dégénérescence musculaire des doubles mutants dys-1; hlh-1. La sérotonine a aussi un effet fort sur le mutant pkc-2(ok328), puisqu'elle provoque un phénotype blister. Ça nous permet de rechercher le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. Le crible génétique peut contribuer à la connaissance du rôle pkc-2. [...]. Elle sert aussi de plate-forme de voie de signalisation intracellulaire. L'identification de Y59A8A.3 propose la possibilité que pkc-2 modifie la filamin A par l'intermédiaire de la filamin A interacting protéine 1. Le crible génétique par EMS pour rechercher des suppresseurs de l'effet blister de la sérotonine sur les mutants pkc-2(ok328) a donné 8 candidats sur 5000 F1s : cx253, cx254, cx259, cx263, cx267, cx268, cx270, cx276. Les mutations ont été localisées sur les chromosomes par SNP mapping avec une souche de C. elegans très polymorphe, mais le temps a manqué pour leur identification exacte. L'expérience valide notre approche à étudier le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. En résumé, le but de la thèse était de rechercher la fonction du gène pkc-2 dans les mécanismes moléculaires conduisant à la nécrose musculaire en absence de dystrophine. Les résultats présentés dans la thèse apportent des réponses aux questions fondamentales sur pkc-2 et aussi demandent des expériences supplémentaires afin de élucider plus avant les mécanismes de la dégénérescence musculaire dystrophine-dépendante.

Le trouble bipolaire est une maladie invalidante caractérisée par une alternance d'épisodes maniaques et dépressifs. Malgré des efforts de recherche notables, la physiopathologie et les mécanismes d'action des traitements du trouble bipolaire demeurent peu connus. La protéine kinase C (PKC) est récemment apparue comme une cible moléculaire potentielle pour le traitement du trouble bipolaire. Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à étudier le rôle de la PKC dans les phases maniaque et dépressive du trouble bipolaire. Nous avons montré que l'inhibition de la PKC a un effet antimaniaque non seulement chez le rat naïf, mais aussi dans un modèle de manie basé sur une privation de sommeil, que nous avons validé au cours de notre étude. De plus, les inhibiteurs de la PKC sont capables de rétablir les déficits de prolifération cellulaire hippocampique que présentent les rats privés de sommeil. Ces effets prolifératifs et antimaniaques seraient indépendants, puisque le blocage de la prolifération cellulaire n'abolit pas l'efficacité antimaniaque des inhibiteurs de la PKC dans le modèle de privation de sommeil. En parallèle, nous avons montré que l'activation de la PKC a un effet antidépresseur chez le rat naïf, alors que son inhibition provoque un phénotype pseudodépressif qui s'accompagne d'une diminution de la prolifération cellulaire hippocampique. L'ensemble de ces données révèle une implication de la PKC dans les deux phases du trouble bipolaire, et soutient l'hypothèse qu'une suractivation du système PKC serait à l'origine des perturbations de neuroplasticité associées à la manie.