En impesanteur réelle ou simulée, l'absence de gravité oriente les cellules souches multipotentes de la moelle osseuse à privilégier l’adipogénèse aux dépens de l’ostéogénèse. Ceci entraine une perte osseuse fréquemment rencontrée chez les astronautes lors des vols spatiaux. Parmi les traitements médicamenteux existants, le strontium possède une double action, à la fois activatrice de l'ostéogénèse et inhibitrice de l’adipogénèse. Dans ce contexte, l’objectif général de ce projet de thèse a été de démontrer que le strontium peut être un bon candidat pour contrecarrer les effets de l'impesanteur. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux petites protéines Rho de la famille des GTPases, qui contrôlent le cytosquelette de la cellule, sa tension cellulaire ainsi que de nombreuses voies de signalisation. D'après la littérature, ces signalisations ont aussi été montrées comme étant liées aux voies du VEGF ou au statut oxydant des cellules, impliquées dans l’engagement des cellules souches multipotentes. La première partie de cette étude a permis de montrer l’effet antioxydant du strontium sur la lignée C3H10T1/2 en tant qu’activateur de la GTPase RhoA, permettant l’induction du gène clé de la réponse antioxydante, Nrf2, et par conséquent l’inhibition de l’adipogénèse. La deuxième partie a utilisé comme modèle des cultures 3D sur microbilles de polystyrène recouvertes de collagène pour la culture d'adipocytes, avec l'ajout de minéraux d’apatite pour la culture d'ostéoblastes. Ces billes ont été mises en culture dans un bioréacteur simulant l’impesanteur (Rotating Wall Vessel, RWV, NASA). Sous strontium, cette culture en RWV a favorisé l’ostéogenèse et limité l’adipogénèse, validant l'utilisation du strontium en tant que répresseur des effets délétères de l'impesanteur sur l’os. Nous avons montré que cet effet peut être expliqué d'une part par la stimulation des activités des deux GTPases RhoA et Rac1, et d'autre part par l’induction de l’isoforme matricielle du VEGF chez les ostéoblastes. En revanche, chez les adipocytes, les deux formes solubles et matricielles du VEGF étaient inhibées. De plus, le strontium a induit l'expression du récepteur Flt-1 qui favoriserait l’ostéogénèse. L’ensemble de ces données nous a permis de mieux comprendre les cinétiques de RhoA et Rac1 pendant l’ostéoblastogénèse et l’adipogénèse, ainsi que le rôle important des voies de signalisation du VEGF et du statut oxydant dans l’orientation de la différenciation des cellules multipotentes. Le strontium s’est révélé être un bon inducteur ostéogénique dont les applications fondamentales peuvent amener de nouvelles voies d’utilisation / In real or simulated microgravity, the absence of gravity directs multipotent stem cells from bone marrow to favor adipogenesis at the expense of osteogenesis. This causes a bone loss, commonly found in astronauts during spaceflight. Among existing drug therapies, strontium has a double action, both activating osteogenesis and inhibiting adipogenesis. In this context, the general objective of this project was to demonstrate that strontium may be a good candidate to counteract the microgravity effects. We were particularly interested in small proteins Rho of the GTPases family, which control cell cytoskeleton, cell tension and many signaling pathways. According to the literature, these pathways were also shown to be related to the VEGF singaling or the cell oxidative status, involved in the multipotent stem cells commitment. The first part of this study demonstrated the strontium antioxidant effect on the C3H10T1/2 line as an activator of the GTPase RhoA, allowing the induction of the key antioxidant response gene, Nrf2, and therefore inhibiting adipogenesis. The second part used a 3D cultures model on polystyrene microbeads coated with collagen for the adipocytes culture, and with mineral apatite added for osteoblasts culture. These beads were cultivated in a bioreactor simulating microgravity (Rotating Wall Vessel, RWV, NASA). With strontium, this RWV culture promoted osteogenesis and limited adipogenesis, validating the use of strontium as a repressor of the microgravity deleterious effects on bone. We have shown that this effect can be explained first by the stimulation of both GTPases RhoA and Rac1 activities, and secondly by the induction of the matrix-bound VEGF isoform in osteoblasts. In contrast, in adipocytes, both soluble and matrix-bound VEGF isoforms were inhibited. Moreover, strontium induced Flt-1 receptor expression, which would promote osteogenesis. All these data allowed us to better understand the RhoA and Rac1 kinetics during osteoblastogenesis and adipogenesis, and the important role of VEGF signaling pathways and oxidative status in directing multipotent cells differentiation. Strontium was found to be a good osteogenic inductor whose core applications can bring new ways of use

In den letzten Jahren gab es Fortschritte im Verständnis der Gefäßbildung bei Ereignissen wie Keimen, Lumenbildung und Gefäßstabilisierung. Nach der Bildung eines primitiven Plexus ist die Gefäßoptimierung und hierarchische Umwandlung der morphologischen Gefäße in einen reifen Plexus durch vaskuläres "Pruning" wenig verstanden. Unterschiedliche Blutflussprofile in nebeneinander angeordneten Gefäßen können Asymmetrien in der Scherspannung verursachen, was die Zellmigration in Bereichen mit höherem Fluss fördert und die Destabilisierung von Segmenten mit geringem Fluss induziert. Diese Studie basiert auf der Hypothese, dass funktionelle Gefäßnetzwerke und Umbildung durch flussgesteuerte Endothelzellmigration ausgelöst werden. Wie die zelluläre Erfassung physikalischer Kräfte integriert ist, um Informationen zu übertragen und das Verhalten von Zellen zu modifizieren, ist noch unbekannt. Die Studie untersucht die Regulation und Koordination durch RhoGTPase-Signale während der kollektiven endothelialen Migration aufgrund von Flüssigkeitskräften. RhoGTPasen ermöglichen die räumlich-zeitliche Koordination, langfristige Anpassung an den Fluss und morphologische Umgestaltung. Beeinträchtigungen von RhoGTPasen zeigen Defekte bei Zellmigration und kollektiver Koordination in Umgebungen mit freiem Rand und strömungsgetriebener Migration. Die Studie erläutert den Einfluss der RhoGTPase-Regulation der Verbindungsdynamik in Verbindung mit der Aktinorganisation, die für die mechanische Kopplung und endotheliale Reaktionsfähigkeit erforderlich ist. Insgesamt betont die Studie die Relevanz der räumlich-zeitlichen RhoGTPase-Kontrolle und der Aufrechterhaltung der mechanischen Kopplung zwischen Strömung und Migration für die kollektive Koordination als Reaktion auf hämodynamische Kräfte. / In recent years, there have been significant advances in understanding how new vessels form during events like sprouting, lumen formation, and vessel stabilization. Yet, after the formation of a basic network, the crucial step of rearranging vessels into a mature structure, known as vascular pruning, needs further investigation. It's suggested that different blood flow profiles in nearby vessels create imbalances in shear stress, leading to cell migration toward higher flow regions, destabilizing low-flow segments, and causing the collapse of redundant segments. This study, in line with existing literature, proposes that functional vascular networks and remodeling result from the flow-driven migration of endothelial cells. However, how cells precisely sense physical forces to regulate their behavior and coordinate migration in response to flow remains unknown. I explore the regulation and coordination of Rho GTPases during collective endothelial migration under fluid forces. Rho GTPases' coordination allows long-term adaptation to flow and morphological remodeling. Impairments in Rho GTPases reveal defects in cell migration and collective coordination during free-edge and flow-driven migration. Finally, I explain how Rho GTPases' regulation influences junctional dynamics and actin organization, crucial for mechanical coupling and endothelial responsiveness to flow. Overall, this study emphasizes the importance of controlling Rho GTPases over time and maintaining mechanical coupling between flow and migration for collective coordination in response to fluid forces.

L'os est un tissu dynamique résultant de l'équilibre entre l'activité de résorption des ostéoclastes (OCs) et l'activité de formation des ostéoblastes. Cette fonction ostéoclastique se met en place à l'intérieur de la zone de scellement qui est formée à travers une profonde réorganisation du cytosquelette médiée par la GTPase Rho, Rac1. Récemment, le laboratoire a démontré l'implication essentielle de Dock5, un facteur d'échange de Rac1, dans la formation de la zone de scellement et consécutivement, dans la dégradation du tissu osseux. En effet, les analyses des OCs matures issus de souris Dock5-/- différenciés sur support minéralisé, montrent une diminution importante du nombre de cellules présentant cette structure. Ce résultat est corrélé à la diminution drastique de la surface des lacunes de résorption formées par les OCs Dock5-/-. De plus, les études in vivo révèlent une augmentation de la masse de l'os trabéculaire des souris Dock5-/- adultes.Dans ce contexte, d'une part, nous avons analysé la voie de signalisation de Dock5 et de ces partenaires impliqués dans cette réorganisation du cytosquelette d'actine. Nos études protéomiques nous ont conduit à porter un intérêt plus particulier à la Tensine3 (Tns3), une protéine d'adhésion. Le domaine END de la Tns3 interagit avec Dock5 et nous avons localisé ces deux protéines au niveau de la ceinture de podosomes des OCs matures. De plus, nous avons montré que l'inhibition de la Tns3 perturbe l'organisation de la ceinture de podosomes des OCs et que la coexpression de la Tns3 et de Dock5 augmente le niveau de Rac1 actif dans les cellules HEK293. L'ensemble de nos résultats suggèrent, à travers son rôle de recruteur et d'activateur de Dock5, une importante implication de la Tns3 dans l'organisation de la ceinture de podosomes dépendante de Dock5.D'autre part, pour déterminer le stade développemental à partir duquel la fonction de résorption des OCs est nécessaire au développement normal de l'os, nous avons effectué des analyses histologiques sur les souris Dock5-/- durant l'ossification endochondrale. Nos données démontrent que l'activité de résorption des OCs n'est pas impliquée dans la dégradation du tissu cartilagineux minéralisé. Notre modèle d'étude, les souris Dock5-/-, nous a permis de dissocier l'implication de l'activité de résorption des OCs de la fonction de la métalloprotéase 9 (MMP9) ostéoclastique. La MMP9 ostéoclastique est un acteur crucial de la physiologie du cartilage hypertrophique durant le processus d'ossification endochondrale. Nos études sur l'os trabéculaire révèlent que l'activité de résorption des OCs devient essentielle à 7 jours de développement post-natal pour dégrader l'os minéralisé. L'ensemble de nos résultats suggèrent pour la première fois une implication spatiale et temporelle, complémentaire de l'activité de résorption des OCs et de la fonction MMP9 ostéoclastique durant le développement endochondral. / Bone is a dynamic tissue resulting from the bone resorption activity of osteoclasts (OCs) compensated by the bone formation activity of osteoblasts. This osteoclastic function takes place inside a structure called sealing zone. It is formed through a deep actin cytoskeleton remodeling involving the RhoGTPase Rac1. Recently, the laboratory demonstrated the essential implication of Dock5, a Rac1 exchange factor, in establishing the sealing zone and consequently in bone degradation. Indeed, in vitro analyses of OCs differentiated from Dock5-/- mice show an important decrease of cells having a sealing zone. This result is correlated with a drastic diminution of resorption pits surface as compared to control OCs. In addition, in vivo studies revealed an increase of Dock5 -/- adult mice trabecular bone mass. In this context, on one hand, part of my work was to investigate the signaling pathway of Dock5 and its partners implicated in this actin cytoskeleton reorganization. Proteomic analysis led us to focus our interest on Tensine3 (Tns3), an adhesion protein. We defined the END domain of Tns3 as a Dock5 interaction domain and localized these two proteins in podosomes belt of mature osteoclasts. Moreover, we shown that silencing of Tns3 disturbed podosomes belt organization of osteoclasts and that coexpression of Tns3 and Dock5 increased Rac1 activity in HEK293 cells. Taken together, our results suggest an important implication of Tns3 in Dock5-dependent podosomes belt organization, through a Dock5 localization and a Dock5 activation role.My second aim was to determine the developmental stage from which OCs resorption function is necessary for bone to develop normally. We performed histological analyses of Dock5-/- mouse bone during endochondral ossification. Our analyzes demonstrate that OCs resorption activity is not implicated in mineralized hypertrophic cartilage degradation. Our model of study, the Dock5-/- mice, allowed us to distinguish the implication of OCs resorption activity from osteoclastic metalloprotease 9 (MMP9) function. This led us to define osteoclastic MMP9 as crucial actor in physiology of hypertrophic cartilage during the endochondral ossification process whereas Ocs resorption activity becomes essential at 7 days of post-natal development to degrade mineralized bone. Taken together, our results suggest for the first time, a complementary spatial and temporal implication of resorption activity of OCs and osteoclastic MMP9 function during endochondral development.

Les organismes vivants sont en intime relation avec leur environnement et sont constamment influencés par de nombreux facteurs chimiques et physiques. Parmi les facteurs physiques présents dans notre environnement, les forces mécaniques, y compris la gravité, les radiations, dont les ultraviolets, et les champs électromagnétiques constituent les trois pôles principaux de nos travaux de doctorat. Des outils biologiques, cellulaires et moléculaires ont été développés afin dévaluer le rôle des RhoGTPases dans les altérations morphologiques, prolifératives et phénotypiques induites par la perte du vecteur gravité au cours de vols spatiaux. Au cours du vol de la capsule spatiale inhabitée FOTON-M3, nous avons pu mettre en évidence que la suppression de Rac1 par ARN interférentiel permettait de contrecarrer les effets délétères de la microgravité sur larchitecture du cytosquelette suggérant que cette molécule de signalisation participe à la réception et à la réactivité à la gravité. RhoA et Cdc42 ne semblent pas impliqués. Nous avons également développé un modèle expérimental dinduction de flux calcique par des peptides mimétiques de la matrice extracellulaire activant les intégrines destiné à être expérimenté au cours de vols paraboliques. Au cours de nos travaux visant à évaluer les effets biologiques des champs électromagnétiques, nous avons observé que les EMF de très basse fréquence (450µT-50Hz) naffectent ni les signaux calciques induits par des concentrations élevées de sérum ou des peptides mimétiques de la matrice extracellulaire, ni lexpression des gènes régulés par les UV-B. Ils sont cependant capables de soutenir les oscillations calciques induites par une concentration sub-optimale de sérum, sans toutefois réguler de manière évidente les voies de signalisation contrôlant la prolifération. Lirradiation par les UV-B dun grand nombre de cellules, primaires, immortalisées et tumorales induit, par épissage alternatif du préARNm du VEGF-A, lexpression dun nouveau variant, le VEGF111. Celui-ci est constitué de la combinaison des exons 1-4 et de lexon 8. Cette nouvelle forme de VEGF-A contient donc les sites de fixation aux VEGF-R1 et R-2 et est pro-angiogène in vitro sur les cellules endothéliales et les cellules souche embryonnaires et in vivo chez la souris. Labsence des exons 6 et 7 codant pour la liaison aux protéines de la matrice extracellulaire lui confère une diffusibilité tissulaire. Une de ses caractéristiques remarquable est sa résistance à la dégradation en raison de labsence du site de clivage par la plasmine et les MMPs. Ce nouveau variant est également induit par diverses substances génotoxiques dont les agents chimiothérapeutiques. Les mécanismes régulant lexpression du VEGF111 dépendent des voies de signalisation ATM/ATR, p53 et MAPKinases. La double personnalité de ce nouveau facteur pro-angiogène, néfaste par son induction potentielle au cours de traitements anti-cancéreux mais bénéfique par son utilisation dans le traitement de pathologies ischémiques particulièrement pertinente en cas dactivités protéolytiques élevées, ouvre un champ considérable dinvestigations. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Living organisms interact with their environment and are constantly influenced by various chemical and physical factors. Among the physical factors present in our environment, mechanical forces, including gravity, radiations, among which ultraviolet radiations, and electromagnetic fields constitute the three main poles of our research. Biological, cellular and molecular tools have been developed with the aim to evaluate the role of RhoGTPases in the morphological, proliferative and phenotypic alterations induced by the loss of gravitational field experienced during space flight. During the flight of the unmanned FOTON-M3 capsule, we have demonstrated that the suppression of Rac1 by small interference RNA was able to counteract the deleterious effects of microgravity on the cytoskeleton architecture. This suggests that this signaling molecule participates to the reception and reaction to gravity. RhoA and Cdc42 do not seem to be implicated. We have also developed an experimental model of induction of intracellular calcium ions fluxes by mimetic peptides of the extracellular matrix activating integrins to be used in parabolic flights. During our investigations aimed at evaluating the biological effects of electromagnetic fields, we observed that EMF of very low-frequency (450µT-50Hz) do not affect neither the calcium signals induced by high concentrations of serum or extracellular matrix mimetic peptides, nor the expression of genes regulated by UV-B. They are however able to sustain calcium oscillations induced by a sub-optimal concentration of serum but without disturbing the cellular proliferation rate. Irradiation by UV-B of a large number of cells, primary, immortalized and tumoral, induces, by alternative splicing of the VEGF-A pre-mRNA, the expression of a new variant, the VEGF111. This isoform is made of a combination of exons 1-4 and exon 8. This new VEGF-A variant contains therefore the binding sites to VEGF-R1 and R-2 and proved to be proangiogenic in vitro for endothelial and ES cells and in vivo in mice. The absence of exons 6 and 7 coding for the heparin binding sites confers it with tissue diffusibility. One of its striking characteristics is its resistance to degradation due to the absence of the cleavage site by plasmin and MMPs. This new variant is also induced by a series of genotoxic agents, including chemotherapeutic drugs. The mechanisms controlling the VEGF111 expression depend on the ATM/ATR, p53 and MAPKinases signaling pathways. The dual faces of VEGF111, detrimental by its potential induction during anti-cancer therapy but beneficial by its use for managing ischemic pathologies, mostly relevant when associated with high proteolytic activities, opens a considerable field of investigations.

Les GTPases de la famille Rho sont les principaux régulateurs du remodelage du cytosquelette d’actine lors de la migration et l’invasion cellulaire. En particulier, deux membres de cette famille sont importants dans ce processus : les GTPases RhoA et Rac1. En effet, il existe une balance d’activité de ces GTPases, responsables respectivement de la contraction cellulaire et de la formation d’extensions cytoplasmiques, des étapes clefs de la migration. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la régulation de ces protéines dans la migration et l’invasion cellulaire. Pour cela, plusieurs stratégies ont été entreprises. Tout d’abord, une étude structure/fonction de la protéine p190RhoGAP-A (p190A), un des régulateurs majeurs de la GTPase RhoA, a été réalisée. Cette étude a permis de mettre en évidence un domaine, appelé PLS pour « protrusion localization sequence », permettant à cette protéine de se localiser au niveau des extensions membranaires appelées « replis membranaires » et « lamellipodes » où RhoA est régulée localement. D’autre part, un mutant délété de ce domaine, appelé PLSp190A, ne peux pas se localiser au niveau de ces structures et a un impact négatif sur leur formation et la migration cellulaire. De plus, l’analyse de ce mutant a révélé que le domaine PLS était impliqué dans la régulation négative de p190A. Ainsi, nous avons mis en évidence un nouveau domaine de p190A responsable de sa localisation intracellulaire et de sa fonction. La deuxième partie de ce travail de thèse a été consacrée à la mise en place d’un outil de mesure de l’activité des GTPases Rho par la technologie Alphascreen. Ce test a permis de mesurer l’activité de Rac1 in vitro et in cellulo mais a également été appliqué à un crible en vue d’identifier de nouvelles molécules régulatrices de Rac1. Ainsi, ce travail de thèse, en abordant par plusieurs angles la régulation des GTPases de la famille Rho, a permis d’apporter des informations et des outils pour la compréhension des mécanismes complexes régissant la capacité des cellules à se mouvoir dans leur environnement. / RhoGTPases are major regulators of the actin cytoskeleton during cell migration and invasion. Particularly, the two members of the RhoGTPase family, RhoA and Rac1 play important roles in these processes. Indeed, a reciprocal balance between these GTPases’activity that leads to cell contraction and cell protrusion formation, determines cell movement. The aim of this PhD thesis was to study the regulation of RhoA and Rac1 during cell migration and invasion. To this end, various strategies were undertaken.We first performed a structure/function analysis of p190RhoGAP-A (p190A), a major negative regulator of RhoA. This led to the identification of a protrusion localization sequence (“PLS”) necessary and sufficient for p190A targeting to actin-based structures. A p190A mutant deleted of the PLS domain (PLS), does not localize to ruffles and lamellipodia, where RhoA is locally regulated during cell migration. This analysis also revealed that the PLS is required for the negative regulation of p190A activity. Finally, p190APLS expression has a dominant negative effect on the formation of actin protrusions and cell migration. Thus, we identified a novel functional domain of p190A required for its proper subcellular localization and functions. The second part of this PhD thesis was focused on the design of an Alphascreen technology-based assay to study GTPases activity. This assay allowed the measurement of Rac1 activity in vitro and in cellulo. Moreover, we used this assay to screen for new regulators of Rac1 activity. In conclusion, this work provides new insights and new tools for the understanding of RhoGTPase involvement in cell migration.

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Rho GTPases and their regulators such as guanosine exchange factors (GEFs) and GTPase activating proteins (GAPs) represent an important class of molecules controlling dendritic spine plasticity. Although they are typically described as cytoskeletal modulators, roles for the GTPases in endocytosis and cell polarity establishment have also been defined. The neuronal proteins a1- and a2-chimaerins belong to a group of Rac and Cdc42 GAPs that inactivate these GTPases; in addition to a GAP domain, the a-chimaerins share a phosphokinase C (PKC)-like C1 domain but have distinct N-terminal domains (NTDs). My project has explored the importance of specific domains of a1-chimaerin both in induction of a morphological cellular protrusion collapse phenotype ('circularisation') and in interactions with partner proteins that may help to explain the phenotype. The results described in my thesis show that a1-chimaerin possesses a previously undescribed C-terminal domain (CTD) that is indispensable for the ability of the protein to induce collapse of protrusions, and consequent circularisation, in various cell types; moreover, an intact CTD is also important for association of a1-chimaerin with its known effector EphA4, and potentially with other undefined membrane proteins, in a C1-domain- dependent manner. In addition, my results show that a1-chimaerin associates via its NTD with the Src kinase Fyn, and via its C1 domain with the NR2A subunit of the NMDA receptor. Further experiments explored a1-chimaerin effects on EphA4 and NMDA receptor cell surface expression, as well as binding to other putative partners - including the adaptor protein p35 and the polarity protein PAR6. Finally, I have shown that inhibition of a pathway involving the Rho-associated coiled-coil containing protein kinase (ROCK) reverts circularisation induced by a1- chimaerin, and that a blocking peptide based on the CTD may be employed to partially counteract the phenotype. These results uncover a novel domain in a1-chimaerin that may have a crucial importance for the induction of cellular process collapse by a1-chimaerin with a potential relevance to the EphA4-induced dendritic spine retraction, EphA4 receptor endocytosis, and cell surface expression of NR2A-containing NMDA receptors. This suggests a model of a multi-protein signalling complex involving a1-chimaerin that coordinates cellular process remodelling, and that is likely to be important both for adult neuronal circuit plasticity and for neurodegenerative diseases.

La polarité cellulaire est un phénomène biologique essentiel du monde vivant. Chez la levure Candida albicans, sa capacité à croître sous une forme hyperpolarisée semble être un élément déterminant de sa pathogénicité. Nous avons entrepris d’identifier les éléments moléculaires d’une structure essentielle à cette croissance hyphale, le Spitzenkörper, afin de mieux comprendre le rôle de ce corps apical dans la croissance polarisée. Nous nous sommes également intéressés à la régulation des protéines Rho3 et Rho4 impliquées dans la croissance polarisée de C. albicans, à travers l’identification et l’étude de la protéine RhoGAP commune à ces deux protéines Rhos, la protéine Rgd1.Chez la levure Saccharomyces cerevisiæ, les protéines Rho3 et Rho4 sont également impliquées dans le contrôle de la croissance polarisée, et sont régulées par la protéine Rgd1. Le laboratoire, à l’origine de la découverte de ce régulateur commun, étudiait des aspects de croissance polarisée contrôlée par les protéines Rho3 et Rho4, à travers l’étude de la régulation de la protéine Rgd1. Nous avons notamment mis en évidence que Rgd1p est modifiée au niveau post-traductionnel par des phosphorylations. La kinase Ipl1 de la famille des kinases Aurora est un des acteurs de cette modification. Différents éléments indiquent que le complexe phosphatase Glc7-Bud14 serait également impliqué dans le contrôle de l’état de phosphorylation de Rgd1p, de façon antagoniste à la kinase Ipl1 / Cell polarity is an essential process for living organisms. In the yeast Candida albicans, its ability of hyperpolarized growth seems to be a decisive element for its pathogenicity. We undertook to identify molecular elements of an essential structure for hyphal growth, named Spitzenkörper, to better understand the role of this apical body in polarised growth. We also studied regulation of Rho3 and Rho4 proteins implicated in C. albicans polarised growth, through identification and study of a shared RhoGAP protein, named Rgd1.In the yeast Saccharomyces cerevisiæ, Rho3 and Rho4 proteins are also implicated in polarised growth control, and are regulated by Rgd1 protein. The laboratory, which identified this shared regulator, studied polarised growth aspects controlled by Rho3 and Rho4 proteins, through study of Rgd1p regulation. We showed that Rgd1p is post-translationally modified, by phosphorylations. The Ipl1 kinase, an Aurora family member, is implicated in this modification. Several elements indicate that the Glc7-Bud14 phosphatase complex would be also implicated in the control of Rgd1 phosphorylation state, antagonistically to Ipl1p

Les cellules neuroendocrines sécrètent hormones et neuropeptides dans la circulation sanguine par un processus d’exocytose régulée par le calcium. Engendrant un apport de membrane important à la surface cellulaire, l'exocytose doit être suivie par un processus d’endocytose compensatrice afin de maintenir l’homéostasie cellulaire et assurer le recyclage des composés vésiculaires. La connaissance précise des mécanismes moléculaires qui régulent la sécrétion neuroendocrine est primordiale. En effet, de nombreux cancers neuroendocrines sont associés à un dysfonctionnement de la sécrétion hormonale. Bien que connus des cliniciens, les mécanismes cellulaires et moléculaires qui induisent de telles perturbations de sécrétion restent à ce jour inexplorés. Les travaux réalisés au laboratoire démontrent que la sécrétion hormonale dans les cellules neuroendocrines est contrôlée par RhoA, Rac1 et Cdc42, trois GTPases de la famille Rho. Néanmoins, les voies moléculaires contrôlant le cycle d’activation-inactivation de ces GTPases Rho lors de l’exocytose sont peu connues. Mon projet de thèse s’est articulé autour de deux axes principaux. Un premier objectif fut d’étudier, au cours de la sécrétion neuroendocrine, l’implication potentielle de l’oligophrénine-1, une protéine GAP capable d'inactiver certaines GTPases Rho. En utilisant les cellules chromaffines de la glande surrénale comme modèle cellulaire, j'ai découvert un double rôle de la protéine oligophrénine-1. En effet, en inactivant RhoA, l’oligophrénine-1 permettrait la mise en place du pore de fusion nécessaire à l'exocytose tandis que par le biais de son domaine BAR, elle contrôle l'endocytose compensatrice. Mon second objectif fut d’appréhender les bases cellulaires et moléculaires à l’origine du dysfonctionnement de la sécrétion dans les cancers neuroendocrines en utilisant les phéochromocytomes humains comme modèle expérimental. En combinant des analyses ampérométriques et protéomiques sur des tumeurs humaines, j'ai pu montrer que l'hypersécrétion catécholaminergique des phéochromocytomes est bien la conséquence d’une augmentation de l’activité sécrétrice. J'ai également pu identifier des acteurs protéiques, dont plusieurs modulateurs des GTPases de type Rho, qui pourraient être impliqués dans ces défauts de sécrétion. L’ensemble de mon projet de thèse m’a permis de mieux comprendre les mécanismes de régulation des GTPases Rho au cours de la sécrétion mais également de proposer les premières bases moléculaires et cellulaires abordant les perturbations de la sécrétion dans les tumeurs neuroendocrines. / Neuroendocrine cells release hormones and neuropeptides in the bloodstream through a calcium regulated exocytosis process. This process leads to an important increase of membrane at the cell surface which needs to be compensated through endocytosis in order to maintain cell homeostasis as well as the recycling of vesicular compounds. Many neuroendocrine cancers have been associated with a dysfunction in hormone secretion, urging toward a need to understand the molecular mechanisms which regulate neuroendocrine secretion. Even though these perturbations are known at a clinical level, the underlying cellular and molecular mechanism remains to be unraveled. Previous works in the team demonstrate that hormone secretion is regulated by RhoA, Rac1 and Cdc42, which are all GTPases of the Rho family. Nevertheless the molecular pathways which control the activation and inactivation cycle of these RhoGTPases during exocytosis remain unknown. My PhD project covered essentially two aspects. My first goal was to characterize the potential role of oligophrenin-1, a GAP protein which can inactivate Rho-GTPases, in neuroendocrine secretion. By using adrenal gland chromaffin cells as a cellular model, I have discovered a dual role for oligophrenin-1. Indeed, through RhoA inactivation, oligophrenin-1 allows the set up of a fusion pore, which is necessary for exocytosis, while controlling through the BAR domain the compensatory endocytosis. My second goal was to characterize the molecular and cellular basis which leads to a secretion dysfunction in neuroendocrine cancers by using human pheochromocytomas as an experimental model. By combining amperometric and proteomic analyses on human tumors, I was able to demonstrate that pheochromocytoma catecholaminergic secretion was indeed due to an increase in secretion activity. I could also identify major actors, including several Rho GTPase modulators, which could be implied in these secretion defects. All together, these approaches gave me a better understanding of RhoGTPase regulation during secretion but also an insight into the molecular and cellular basis of impaired secretion in neuroendocrine tumors.