Les microparticules (MP) sont des vésicules de la membrane plasmique émises après stress cellulaire. Nous avons étudié le rôle des MPs leucocytaires extraites de la rate de rats comme marqueur du vieillissement et effecteurs de la senescence et de la dysfonction endothéliales induites par les fortes concentrations de glucose (HG). L’émission basale de MP augmente avec l’âge qui favorise leur génération en réponse au LPS ou au PMA/ionophore A23187 (MPLPS, MPPMA/I). Les MP de rats âgés mais pas de jeunes induisent la sénescence de cellules endothéliales primaires d’artères coronaires (AC) de porc. MPLPS ou MPPMA/I de rats jeunes, mais pas MPCTL (cellules non traitées) réduisent la relaxation dépendante de l’endothélium d’anneaux d’AC en réponse à la bradykinine avec sous-expression de eNOS, surexpression de COX2, ICAM-1, VCAM-1. HG favorise l’émission des MP de rate. Dans les AC en HG, la vasoconstriction en réponse au U46619l est diminuée de manière dépendante du SGLT1/2 et de l’EDHF. / Microparticles (MP) are plasma membrane vesicles shed from stimulated cells. We investigated whether leukocyte MP extracted from rat spleen are reliable markers of aging and effectors of high glucose (HG)-induced endothelial senescence and dysfunction. Data indicate that ageing enhances MP shedding from spleen cells of middle-age and aged rats and raises MP release in response to LPS, or to PMA and ionophore A23187. Of note, MP from aged but not young rats induced senescence of porcine coronary artery primary endothelial cells. In young rats, MPLPS, MPPMA/I but not from resting cells (MPCTL) reduced the endothelial-dependent relaxation of coronary artery rings (CAR) in response to bradykinin with down-regulation of eNOS, up-regulation of COX-2, ICAM-1, VCAM-1. HG enhanced early and late MP release from spleen cells. Prolonged exposure to HG potentiated endothelial dysfunction in CAR and altered vasoconstriction in response to U46619l in a SGLT1/2 and EDHF dependent manner.

La sénescence réplicative (SR) dans les fibroblastes humains primaires est causée par l’érosion des télomères et est contrôlée par p53. La régulation dynamique de l’activation de p53 est essentielle pour l’induction de la sénescence ; cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents ne sont pas clairement établis. Nous montrons, dans les cellules surexprimant les isoformes Δ133/Δ160p53, que ces isoformes s’oligomérisent avec p53, conduisant ainsi à la stabilisation d’une forme inactive de p53. A l’inverse, l’inactivation des isoformes endogènes Δ133/Δ160p53 induit l’accumulation de la protéine p53 et l’activation de son activité transcriptionnelle. La surexpression de Δ133/Δ160p53 inhibe les fonctions de p53, en particulier son activité transcriptionnelle et son rôle dans l’arrêt du cycle après un dommage à l’ADN. Nous avons remarqué que les protéines Δ133/Δ160p53 et p53 sauvage possédaient des conformations différentes. Les protéines Δ133/Δ160p53 sont reconnues pas l’anticorps Pab40 : elles adopteraient une conformation similaire à un mutant de conformation de p53. Enfin, nous observons qu’une faible expression de l’ARNm Δ133/Δ160TP53 coïnciderait avec la durée de l’activation transcriptionnelle de p53 lors de la SR, indiquée par l’accumulation de l’ARNm d’un effecteur majeur de p53, p21. L’augmentation de l’expression de Δ133/Δ160TP53 à un temps tardif au cours de la SR est corrélée à l’accumulation du marqueur de sénescence p16INK4a et à celle de la cytokine pro-inflammatoire IL-6. En conséquence, les isoformes Δ133/Δ160p53 contrôleraient l’activité de p53 dans l’arrêt du cycle et sur le phénotype sécrétoire des cellules sénescentes. / Telomere attrition in primary human fibroblasts induces replicative senescence by activation of the tumour suppressor p53. Fine-tuned activation of p53 is essential for senescence induction; however, the mechanisms underlying the regulation of p53 activity during senescence have not been clearly established yet. We report here that in cells that express the Δ133/Δ160p53 isoforms, these p53 isoforms oligomerize with p53, leading to the stabilization of the transcriptionally inactive form of p53. Conversely, endogenous Δ133/Δ160p53 silencing increases the level of p53 and p53-dependent transcriptional activity to promote cell cycle arrest. Overexpressed Δ133/Δ160p53 repress p53 functions, including gene transcription activation and growth inhibition, upon DNA damage. We also found that Δ133/Δ160p53 and wild-type p53 have different structural conformations. Δ133/Δ160p53 adopt a more unfolded conformation recognized by the Pab240 antibody, indicating that these p53 isoforms have a p53 mutant-like conformation. Finally, we observed that low level of Δ133/Δ160TP53 mRNA coincided with the duration of p53 transcriptional activation in replicatively senescent fibroblasts, as indicated by the upregulation of CDKN1A (p21) mRNA expression, a downstream effector of p53. Δ133/Δ160p53TP53 was upregulated at a later stage when the senescence marker p16INK4a and the pro-inflammatory interleukin-6 (IL-6) were also induced. Therefore, p53 activity on growth suppression and senescence-associated secretory phenotype may be differentially regulated by its Δ133/Δ160p53 isoforms.

Le tabagisme aggrave de nombreuses maladies inflammatoires chroniques (BPCO, maladie de Crohn, arthrite rhumatoïde, psoriasis) associées à la sous-population de lymphocytes T CD4+ (LT CD4+) inflammatoires sécrétant l’IL-17 (Th17). Le tabagisme est associé à une augmentation en nombre et en proportion, du nombre de Th17 systémiques et pulmonaires, contrastant avec la rareté habituelle de ces cellules dans les tissus périphériques-sites d’inflammation. Le tabagisme est associé à l’augmentation de la sénescence des cellules pulmonaires récemment impliquée dans la pathogénèse de la BPCO. Les mécanismes responsables de l’augmentation des Th17 chez les fumeurs sont encore inconnus, et le rôle potentiel de la sénescence dans cette augmentation et la modification des fonctions des Th17 n’a jamais été exploré.Dans ce travail, nous avons fait l’hypothèse que les Th17 présentent une susceptibilité augmentée à la sénescence induite par l’exposition à la fumée de cigarette, en comparaison des autres sous-populations de LT CD4+, qui serait responsable de l’augmentation des Th17, et contribuerait à l’aggravation de leur potentiel inflammatoire. Nous avons analysé la susceptibilité des Th17 à la sénescence induite par l’exposition au condensat de FC (CFC), et le rôle de la voie de signalisation ERK1/2 dans ce phénomène. Nous avons également analysé le rôle des espèces réactives de l’oxygène (ERO), impliquées, d’une part dans la régulation de l’activation de ERK1/2, et d’autre part dans la sénescence cellulaire.Des lymphocytes T CD4+ CCR6+ Th17 et T CD4+ CCR6- quiescents de donneurs sains ont été exposés in vitro au CFC. La production d’ERO est mesurée en analysant l’oxydation de la sonde H2DCF-DA (cytométrie de flux). La sénescence est évaluée en analysant l’expression de p16INK4a (ImmunoFluorescence). L’analyse de l’expression des cytokines (Luminex/CBA) évalue le potentiel inflammatoire des cellules.Nos résultats montrent que les LT CD4+ Th17 quiescents exposés au CFC présentent une augmentation de différents marqueurs de sénescence : activité -galactosidase, expression des inhibiteurs du cycle cellulaire p16INK4a et ATF3. L’exposition au CFC modifie le profil sécrétoire des Th17 quiescents et induit leur sécrétion d’IL-8. Nous montrons que la voie des MAPKs ERK1/2 est impliquée dans l’induction du phénotype sénescent des Th17 en réponse à une exposition au CFC. La sur-expression de p16INK4a est associée à une activation et une translocation nucléaire de ERK1/2 plus importante dans les Th17. Le traitement antioxydant par la NAC, diminue l’expression des ERO et de p16INK4a induite par l’exposition au CFC dans toutes les sous-populations de LT CD4+, mais maintient la production d’ERO et l’expression de p16INK4a plus importantes dans les Th17 en comparaison des autres sous-populations de LT CD4+. Le traitement par l’inhibiteur du complexe III de la chaîne respiratoire mitochondriale, l’antimycine, maintient la production d’ERO plus importante dans les Th17, mais l’expression de p16INK4a est diminuée à des niveaux comparables dans tous les LT CD4+. En revanche, le traitement par l’agent découplant, le FCCP, diminue l’expression de p16INK4a et la production d’ERO à des niveaux comparables dans tous les LT CD4+, et abroge les différences de production d’ERO entre les Th17 et les T CD4+ CCR6-.Nous montrons que les lymphocytes Th17 humains présentent une susceptibilité plus importante à la sénescence induite par l’exposition au CFC en comparaison des autres sous-populations de LT CD4+. Nos résultats suggèrent que l’activité mitochondriale basale plus importante dans les Th17, est responsable de la plus grande susceptibilité des Th17 à la sénescence après exposition au CFC. Enfin, nous montrons pour la première fois qu’un découplage modéré de la chaîne respiratoire mitochondriale est une solution efficace pour prévenir la sénescence des Th17 et pourrait être une stratégie anti-inflammatoire dans les maladies chroniques associées aux Th17 / Smoking worsens chronic inflammatory diseases (COPD, Crohn disease, rheumatoid arthritis, psoriasis) associated with inflammatory CD4+ IL-17 secreting lymphocytes (Th17). Smoking is associated with an absolute number and proportion increase, at both systemic and pulmonary levels, of Th17 cells. This increase of Th17 cells in smokers contrasts with their usual rarity in peripheral tissues and inflammatory sites. Most of the knowledge about the effects of cigarette smoke exposure comes from COPD studies, and, in COPD increased senescence of pulmonary cells has been associated to the pathogenesis of the disease. The mechanisms responsible for the increase of Th17 cells are still unknown, and the potential role of senescence in this increase and functional modifications of Th17 in smokers has never been explored.In this study, we hypothesized that Th17 present a higher susceptibility to cigarette smoke-induced senescence, as compared to other CD4+ T lymphocytes subsets, which could be responsible for the increased number and proportion of Th17 in smokers, and the higher inflammatory potential of these cells. We analyzed senescence susceptibility of Th17 exposed to cigarette smoke condensate (CSC), and the potential role of ERK1/2 signaling pathway in this phenomenon. We also analyzed the potential role of reactive oxygen species (ROS) known to be implicated, on one hand in ERK1/2 activation, and on another hand in cellular senescence.Quiescent CCR6+ Th17 and CCR6- CD4+ T lymphocytes of healthy donors are exposed in vitro to cigarette smoke extract (CSE). ROS production is measured by H2DCF-DA oxidation (flow cytometry). Senescence is evaluated by p16INK4a expression (ImmunoFluorescence). Expression of relevant cytokines (Luminex/CBA) evaluated inflammatory potential.Our results show that quiescent CD4+ Th17 exposed to CSE present an increase of senescence markers: -galactosidase activity and expression of cell cycle inhibitors p16INK4a and ATF3. Moreover, CSE exposure modifies Th17 secretion pattern and increases IL-8 secretion. Our results also show that ERK1/2 MAPK pathway is implicated in Th17 senescent phenotype induction upon CSE exposure. The overexpression of p16INK4a is associated with a higher activation and a nuclear translocation of ERK1/2 in Th17 cells. Treatment with the anti-oxidant NAC reduces CSE-induced ROS and p16INK4a expression in all CD4+ T cell subsets, but the higher production of ROS and higher p16INK4a expression in Th17 as compared to other CD4+ T cells are maintained. Treatment with mitochondrial complex III inhibitor, antimycine, maintains the higher production of ROS in Th17 as compared to other CD4+ T lymphocytes, whereas p16INK4a expression is reduced to the same level in all subsets. Conversely, treatment with the mitochondrial decoupling agent, FCCP, reduces p16INK4a expression to the same level in Th17 as in other CD4+ T cell subsets, and abrogates the difference of ROS production between Th17 compared to CCR6- CD4+ T lymphocytes.We show that human Th17 lymphocytes present a higher senescence susceptibility to CSE exposure as compared to other CD4+ T lymphocytes sub-populations. Moreover, our results suggest that a higher mitochondrial activity in Th17 in steady state is responsible for the Th17 higher senescence susceptibility upon CSC exposure. Finally, we show for the first time, that mild mitochondrial respiratory chain uncoupling is an effective solution to prevent Th17 senescent phenotype and could represent an anti-inflammatory strategy in Th17-associated chronic inflammatory diseases

Le vieillissement de l'organisme prédispose à de nombreuses pathologies chroniques telles que l'insuffisance cardiaque (IC). Des études récentes ont montré que l'accumulation de cellules sénescentes dans les organes au cours du vieillissement est associée à l'apparition de ces pathologies. La sénescence cellulaire a initialement été décrite comme un arrêt stable du cycle cellulaire permettant de limiter la prolifération des cellules dont l'ADN est endommagé. Ce processus s'accompagne de profondes modifications de la fonction cellulaire, avec notamment l'acquisition d'un phénotype sécrétoire associé à la sénescence. La sénescence peut être induite par un raccourcissement des télomères ou par l'exposition à des signaux de stress, tels que le stress oxydant ou l'irradiation, qui entrainent l'activation de la réponse cellulaire aux dommages de l'ADN et l'expression des gènes suppresseurs de tumeurs (p16INK4a, p21CIP1, p53). Ces inhibiteurs du cycle cellulaire sont classiquement utilisés comme marqueur de sénescence car leur expression augmente de manière ubiquitaire au cours du vieillissement. Toutefois, ces marqueurs ne sont pas spécifiques du tissu concerné et un des objectifs de ma thèse a été d'identifier de nouveaux marqueurs de sénescence tissu-spécifiques qui pourraient caractériser un vieillissement cardiaque pathologique. Le vieillissement cardiaque se caractérise par une hypertrophie des cardiomyocytes, une sensibilité accrue au stress et une prédisposition à l'IC. Les cardiomyocytes étant des cellules post-mitotiques, les mécanismes de sénescence mis en jeu, les marqueurs associés et leur rôle potentiel dans l'IC demeurent à l'heure actuelle peu caractérisés. Au cours de ce travail de thèse nous avons donc entrepris : 1) d'étudier le rôle des télomères et des dysfonctions mitochondriales dans l'induction de la sénescence du cardiomyocyte et 2) d'identifier des marqueurs spécifiques. Nous avons tout d'abord montré que les cardiomyocytes de souris âgées expriment les marqueurs classiques de la sénescence comme p16INK4a, p53 et p21CIP1. Concernant les mécanismes inducteurs, nous avons étudié l'implication des dommages télomériques (telomere associated foci, TAF). Au cours du vieillissement, nous avons observé une augmentation du nombre de TAFs par cardiomyocytes en association avec l'hypertrophie. De plus, l'induction de TAFs in vitro est suffisante à l'activation de la voie de sénescence p53/p21CIP1 et l'hypertrophie dans une lignée de cardiomyoblastes H9c2. La formation des TAFs est augmentée chez des souris avec une dysfonction mitochondriale et est associée à l'activation des voies p53/p21CIP1. Par ailleurs, les cardiomyocytes âgés présentent une dérégulation des gènes impliqués dans la biologie mitochondriale pouvant rendre compte de l'augmentation des TAFs. Par l'analyse haut débit du transcriptome (RNAseq) nous avons identifié six nouveaux gènes qui sont surexprimés dans les cardiomyocytes sénescents (Prom2, Kcnk1, Pah, Edn3, Gdf15, Tgfb2). La comparaison d'expression de ces gènes dans le cœur avec d'autres tissus et avec le stroma cardiaque lors vieillissement a permis de confirmer la spécificité d'expression de ces marqueurs au niveau des cardiomyocytes. Nous avons validé cette signature dans deux modèles in vitro de sénescence induite par le stress et démontré que l'expression de certains de ces marqueurs est dépendante de la voie p53. De plus, l'expression de Prom2 est associée à l'hypertrophie des cardiomyocytes. En conclusion, nous avons démontré, qu'avec le vieillissement, les cardiomyocytes présentent un programme de sénescence associé à une dysfonction mitochondriale et une augmentation des TAFs. Cette sénescence se caractérise par l'activation des voies classiques de sénescence (p16INK4, p53/p21CIP1), une hypertrophie et l'acquisition d'une signature spécifique. Ces marqueurs offrent de nouvelles perspectives dans la compréhension de la sénescence cardiaque et dans son implication potentielle dans l'IC. / Ageing of the organism is associated with several chronic pathologies such as heart failure (HF). Recent studies have demonstrated the link between the accumulation of senescent cells during ageing and age-associated diseases. Cellular senescence, originally defined as a stable cell cycle arrest, acts as a tumorigenic repressor by limiting the proliferation of DNA damaged cells. Despite this protective effect, senescence is characterized by deep remodeling of cell biology which drives functional disorders, such as the acquisition of a senescence-associated secretory phenotype (SASP). Senescence can be induced by telomeric attrition and by exposition to cellular stress signals such as oxidative stress or irradiation, which induce telomeric damage, activation of the DNA Damage Response (DDR) and increased expression of antitumoral genes (p16INK4a, p21CIP1, p53). These genes are classically used as markers of senescence because their expression increases in several tissues during ageing but they are not tissue-specific. Therefore, At the cardiac level, ageing is characterized by cardiomyocytes hypertrophy, increased sensitivity to stress and highest risk of developing HF. Cardiomyocytes are post- mitotic cells and the senescence inductor mechanisms, specifics markers and their role in HF remains poorly understood. This thesis project is articulated around two aims, 1/ studying the role of telomeric damages and mitochondrial dysfunction in triggering cardiomyocyte senescence and 2/ identification of specifics markers. Fisrtly, we shown that aged cardiomyocytes overexpress classic markers of senescence such as p16INK4a, p53 et p21CIP1. Concerning the inductors mechanisms, we studied the implication of telomeric damages (telomere associated foci, TAF). During ageing, we found an increased number of TAFs per cardiomyocytes and their association with hypertrophy. Moreover, TAF- induction in cardiac H9c2 in vitro activated the p53/p21 pathway and induced senescence. These data confirmed the role of TAFs in cardiomyocyte senescence induction. Furthermore, aged cardiomyocytes exhibit a global alteration of genes involved in mitochondrial biology, oxidative stress and metabolism in aged cardiomyocytes that could play a prominent role in TAF accumulation with ageing. In a second part of the study, by using a next generation sequencing method (RNA-seq) we identified 6 new genes highly expressed in senescent cardiomyocytes (Prom2, Kcnk1, Pah, Edn3, Gdf15 and Tgfb2). Expression comparison with other senescent organs and cardiac stromal cells confirmed these new genes as cardiomyocyte specific. Thanks to an in vitro approach, we validate this signature by using different models of stress-induced senescence in cardiac H9c2 cells and demonstrated the implication of the p53 in the regulation of some of these genes. Moreover, Prom2 expression is associated with cardiomyocytes hypertrophy. In conclusion, we demonstrated that, with ageing, cardiomyocytes display a senescence phenotype associated with mitochondrial dysfunction and TAFs. This process is characterized by classic markers (p16INK4, p53/p21CIP1), hypertrophy and new identified signature. These new markers offer innovative perspectives in the understanding and the identification of the cardiac senescence and their potential deleterious role in heart failure.

Le vieillissement est associé un mécanisme d'arrêt du cycle cellulaire nommé senescence. Au niveau de l'adipocyte, cet état cellulaire semble contribuer à la survenue d'altérations métaboliques et à un état pro-inflammatoire. Dans ce contexte, le tissu adipeux blanc viscéral pourrait jouer un rôle déterminant sur la perte du contrôle métabolique et ainsi participer à l'installation de pathologies associées au vieillissement. Au cours du vieillissement, le tissu adipeux blanc subit des modifications morphologiques et physiologiques conduisant à une altération progressive des fonctions de stockage et endocrines de l'adipocyte. Ainsi, un nouveau profil sécrétoire pro-inflammatoire appelé SASP (Senescence Associated Secretory Phenotype) a pu être mis en évidence et pourrait être impliqué dans la survenue de différentes pathologies liées à l'âge (diabète, insuffisance cardiaque ou rénales, ...). Dans ce sens, l'analyse précise du SASP d'adipocytes issus de souris de différents âges nous a permis d'identifier une cytokine pro-inflammatoire, l'haptoglobine, comme un nouveau candidat potentiellement impliqué dans les désordres métaboliques et inflammatoires associés au vieillissement. Nos premiers résultats montrent que, via une boucle de régulation, la senescence augmente la production d'haptoglobine adipocytaire et que réciproquement., cette production entretien la senescence de l'adipocyte Au niveau fonctionnel, l'haptoglobine altère les principales fonctions adipocytaires métaboliques telles que la lipolyse et la sensibilité à l'insuline. Des expériences sont en cours afin de confirmer in vivo l'importance de cette adipocytokine sur les altérations métaboliques entrainant une accélération du vieillissement de l'organisme. Cette étude permettra de mieux comprendre la participation de l'haptoglobine dans la perte des fonctions du tissu adipeux afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ralentir les processus de vieillissement. / Aging is associated with a cell cycle arrest mechanism named senescence. In adipocyte, this cell state could contribute to metabolic alterations as well as a low-grade inflammatory state. In this context, visceral white adipose tissue could play a major role in age-associated setup pathologies through the loss of metabolic control. Indeed, during aging, white adipose tissue undergoes functional and morphological modifications progressively leading to altered storage and endocrine capacities. Consequently, it has been hypothesized that a new emerging adipocyte secretory profile associated with aging (SASP for senescence associated secretory phenotype) could actively participate to the progressive onset of metabolic diseases related to aging. By proteomic analysis, we identified haptoglobin as a new proinflammatory cytokine overproduced by murine adipose tissue during aging. Our results showed a regulatory feedback loop between adipocyte haptoglobin and senescence state arguing for a role of the cytokine in aging process. Moreover, haptoglobin induced adipocyte metabolic alterations in vitro targeting lipolysis and insulin sensitivity. In vivo validation of haptoglobin's role on metabolic-induced aging are currently ongoing. Our study will allow a better understanding of haptoglobin's role in age-related adipose tissue loss of function and will pave the road for a new therapeutic strategy in the field of metabolism and age-associated pathologies.

Les thérapeutiques antirétrovirales ont permis d’augmenter la survie des personnes vivant avec le VIH (PVVIH). Cependant, de nombreuses comorbidités non liées au VIH émergent et sont une préoccupation majeure dans la prise en charge des patients. L’activation, l’inflammation et l’immunosénescence pourraient jouer un rôle majeur dans ce processus. De nombreux marqueurs existent pour mesurer ces dysfonctionnements et ils ont souvent été considérés sans prendre en compte leurpossible interdépendance. Les objectifs de cette thèse était i) de proposer une combinaison de ces marqueurs, ii) d’évaluer l’association entre la combinaison de ces marqueurs et la présence des comorbidités, et iii) d’évaluer l’association entre la combinaison de ces marqueurs, et le risque de survenue des comorbidités et de la mortalité chez des PVVIH inclus dans la sous étude CIADIS de la cohorte ANRS CO3 Aquitaine. Nous avons identifié deux scores : le score CIADIS cellulaire et soluble. Le score cellulaire était plutôt associé à la multimorbidité et à la survenue d’une nouvelle comorbidité quelle qu’elle soit. Le profil des dysfonctionnements immunitaires sous-jacent était différent lorsque l’on s’intéressait aux comorbidités séparément. Ces résultats soutiennent l’hypothèse que différents profils d’activation, d’inflammation et de sénescence sous-jacents pourraient être impliqués dans le développement de différentes comorbidités. Nos résultats montrent que des analyses intégrant de nouveaux biomarqueurs pourraient accroître la compréhension des comorbidités. Nous allons continuer de travailler sur l’identification des profils de dysfonctionnements immunitaires pour des comorbidités spécifiques. / Antiretroviral therapies have improved the survival of HIV-infected people. However, many non-HIVrelated comorbidities occur and represent a major concern in patient care. Activation, inflammation and immunosenescence could play a major role in this process. Many markers can measure those dysfunctions and they are often used without accounting for their possible interdependency. The objectives of this thesis were i) proposing a combination of those markers, ii) assessing the association between the combination of markers and the presence of comorbidities and iii) assessing the association between the combination of markers and the risk of occurrence of comorbidities and mortality in HIV-infected patients included in the sub-study CIADIS from cohort ANRS CO3 Aquitaine. We identified two scores: the cellular and the soluble CIADIS scores. The cellular score was mostly to multimorbidity and occurrence of any kind of new comorbidity. The profile of underlying immune dysfunctions was different when looking separately at the comorbidities. These results support the assumption that several underlying profiles of activation, inflammation and senescence could be involved in the development of different comorbidities. Our results show that integrating new biomarkers in analyses could improve the understanding of comorbidities. We will continue to work on the identification of profiles of immune dysfunctions for some specific comorbidity.

La mélanomagenèse est un processus complexe sous-tendu par des mécanismes cellulaires et moléculaires variés. L'ensemble de ces mécanismes moléculaires est impliqué dans les réseaux moléculaires permettant une signalisation coordonnée au sein de la cellule. De nombreuses publications montrent que les voies de signalisation MAPK et PI3K/AKT ont un rôle important dans la mélanomagenèse. NRAS et BRAF sont des oncogènes de la voie MAPK mutés respectivement dans 20% et 50% des mélanomes. PTEN est un gène suppresseur de tumeur inhibant la voie PI3K/AKT, dont la perte est souvent associée aux mutations de BRAF. Le traitement récent des mélanomes métastatiques avec les inhibiteurs spécifiques de BRAFV600E donne des résultats exceptionnels, mais ces résultats sont limités aux patients dont le mélanome est porteur de la mutation BRAFV600E, et il existe naturellement des échappements thérapeutiques, parfois lié à l'apparition de mutations NRAS. Nous avons choisi d'étudier le rôle de NRAS et de PTEN, qui sont des protéines majeures des voies MAPK et PI3K. Le but de ce travail est d'évaluer la coopération de NRAS et PTEN au cours de la mélanomagenèse. L'expression de PTEN est fréquemment altérée au cours du mélanome, mais le rôle de PTEN est mal connu. Au cours de ce travail, nous décrivons pour la première fois une mutation de NRAS concomitante à une perte de PTEN dans des prélèvements humains de mélanome et dans des lignées cellulaires humaines. Afin de comprendre l'effet de cette double mutation sur la mélanomagenèse, nous avons étudié des souris transgéniques avec expression d'une forme oncogénique de NRAS et/ou inactivation de PTEN dans le lignage mélanocytaire. L'inactivation isolée de PTEN n'a aucun effet sur la mélanomagénèse. En revanche, en association avec la mutation oncogénique de NRAS, la perte de PTEN accélère le développement des mélanomes, en réduisant le temps de latence et en provoquant l'apparition de métastases plus nombreuses en comparaison aux mélanomes présentant uniquement la mutation oncogénique de NRAS. Nous avons également démontré que la perte de PTEN induit un échappement au phénomène de sénescence. En conclusion, l'inactivation de PTEN coopère avec les mutations de NRAS pour l'initiation et la progression des mélanomes.

L'interaction symbiotique entre la bactérie du sol Sinorhizobium meliloti et la plante de la famille des légumineuses Medicago sp. conduit au développement d’un nouvel organe racinaire: la nodosité. Au sein de cet organe, les bactéries différenciées en bactéroïdes, réduisant l’azote atmosphérique en ammoniac directement assimilable par la plante, favorisant ainsi sa nutrition azotée. En échange, la plante, grâce à son activité photosynthétique, fournit aux bactéroïdes des composés carbonés. Cette association à bénéfice mutuel n’est toutefois pas permanente. En effet, quelques semaines seulement après l'établissement de la symbiose, une sénescence définie par une dégradation des bactéroïdes puis des cellules végétales, est observée. Cette étape du développement nodositaire est aujourd’hui encore peu étudiée et mal comprise.L’objectif premier de ce travail était donc d’analyser le rôle du bactéroïde dans cette rupture symbiotique. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des systèmes Toxine Antitoxine (TA) de type VapBC de S. meliloti. En effet, ces opérons sont, dans la littérature, connus pour être impliqués dans la réponse aux stress, la persistance et/ou la mort bactérienne ainsi que la survie de la bactérie au sein de la cellule hôte. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse globale du rôle des 11 systèmes VapBC chromosomiques de S. meliloti dans l’interaction symbiotique par des analyses in silico et de phénotypes de mutants d'invalidation du gène de la toxine en interactions avec Medicago sp. Deux études ont été réalisés de façon plus détaillées sur deux modules vapBC (VapBC5 et VapBC7). / The symbiotic interaction between the soil bacterium Sinorhizobium meliloti and the legumes plant Medicago sp. led to the development of a new root organ: the nodule. In this nodule differenciated bacteria into bacteroids, reducing atmospheric nitrogen into ammonia directly assimilated by the plant, thus promoting its nitrogen nutrition. In exchange, the plant, thanks to its photosynthetic activity, provides carbon compounds to the bacteroids. This mutual benefit association is however not permanent. Indeed, just weeks after the establishment of the symbiosis, senescence defined by a degradation of Bacteroides and plant cells, is observed. This stage of development is poorly understood in particularly about bacterial signal.The primary objective of this study was therefore to analyze the role of bacteroids in this symbiotic rupture. For this, we are particularly interested in the role of VapBC toxin antitoxin systems (TA) of S. meliloti. Indeed, in the literature, they are known to be involved in the stress response, persistence and / or bacterial death and the survival of the bacteria within the host cell. At first, we developed a global analysis of the role of 11 VapBC chromosomal systems in S. meliloti symbiotic interaction. After an in silico study, we studied the symbiotic phenotype with Medicago sp., Of each of the bacterial toxin mutants invalidation. Given the results, we, as a second step, developed a detail analysis of phenotypes obtained with two of these mutants: vapC5- and vapC7-.

La sénescence cellulaire, arrêt stable de la prolifération cellulaire, est accompagnée de la sécrétion de nombreux facteurs pro-inflammatoires (programme sécrétoire associé à la sénescence appelé SASP). La sénescence est induite par divers stimuli, et joue un rôle clé dans de multiples contextes physiopathologiques. Cependant, la régulation de la sénescence est encore mal comprise. Notre laboratoire a récemment identifié le récepteur inositol 1,4,5-trisphosphate de type 2 (ITPR2, canal calcique du ER) comme nouveau régulateur de la sénescence. L'expression du gène ITPR2 est réprimée dans la plupart des cancers, mais sa régulation transcriptionnelle est peu connue. Dans ce contexte, le premier objectif de ma thèse était de caractériser de nouveaux régulateurs de l’expression d’ITPR2. Par un criblage (siRNA) et une analyse Nanostring, nous avons identifié le récepteur nucléaire RXRA comme répresseur transcriptionnel d’ITPR2. Nous avons montré que dans les fibroblastes primaires humains, le knockdown de RXRA induit l’expression d’ITPR2 et de ce fait la signalisation calcique, la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), le dommage de l’ADN et finalement la sénescence via l’activation de la voie p53-p21. Inversement, la surexpression constitutive de RXRA retarde la sénescence réplicative. Les molécules du SASP, induisant ou renforçant la sénescence, peuvent réguler la signalisation calcique. Le deuxième objectif de ma thèse était d’étudier le rôle du SASP et la participation de la signalisation calcique dans celui-ci. Nous avons observé que le SASP induit la sénescence cellulaire accompagnée d’une différenciation neuroendocrine (NED) dans des cellules de cancer du sein. Le SASP induit une accumulation de calcium dans le cytoplasme qui paraît être impliquée dans la régulation de la NED. Une analyse de données d’échantillons de tumeurs du sein humaines et observé que les échantillons positifs pour la NED présentent des marques de sénescence / Cellular senescence is a stable proliferation arrest accompanied with senescence-associated secretory phenotype (SASP). Senescence is induced by diverse stimuli such as telomere shortening and oncogene activation and plays key roles in many physiopathological contexts like embryonic development, cancer and aging. However the molecular mechanisms regulating senescence remain partially understood. Our laboratory recently identified a new senescence regulator: the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 2 (ITPR2), an ER calcium release channel. ITPR2 is repressed in many cancers, but its transcriptional regulation is barely known. Therefore, the first aim of my thesis was to characterize new ITPR2 regulators. Through siRNA screen and Nanostring analysis, we identified the nuclear receptor RXRA as a transcriptional repressor of ITPR2. We found that in primary human fibroblasts, RXRA knockdown induces ITPR2 expression and thereby calcium signaling, reactive oxygen species (ROS) production, DNA damage and ultimately senescence through p53-p21 axis. Conversely, RXRA overexpression delays replicative senescence. SASP has been described to induce/reinforce senescence, and most of the SASP factors are able to regulate calcium signaling through their receptors. The second aim of my thesis was to investigate the role of the SASP and the participation of calcium signaling in it. We observed that the SASP induces senescence accompanied with a neuroendocrine differentiation (NED) in some breast cancer cells. Interestingly, SASP triggers calcium accumulation in the cytoplasm which seems to be involved in the regulation of NED. We then analyzed human breast tumor datasets and observed that NED-positive samples display some senescence marks: functional p53, low proliferation level and Sprouty 2 expression. Altogether, my work identified RXRA as a new senescence regulator and showed calcium signaling is involved in SASP-induced NED in breast cancer cells

Les calpaïnes 1 et 2 sont des protéases à cystéine ubiquitaires et la calpastatine est leur inhibiteur naturel, également ubiquitaire. Les calpaïnes sont impliquées dans le développement de la réponse inflammatoire via l’activation par protéolyse partielle de plusieurs substrats (activation de NF-κB par le clivage de I-κBα, remodelage du cytosquelette des cellules inflammatoires, clivage de la protéine chaperonne HSP 90…).Il a été précédemment démontré que les calpaïnes favorisent le vieillissement neuronal. Nous avons pu montrer dans un modèle murin que l’inhibition in vivo des calpaïnes par la surexpression de calpastatine limite le vieillissement notamment rénal et vasculaire. L’inflammation liée au vieillissement ou « inflammaging » est considérablement réduite par l’inhibition spécifique des calpaïnes. Ceci est dû, au moins en partie, à l’effet des calpaïnes sur la production de cytokines pro-inflammatoires et sur la maturation de l’interleukine-1.Si les calpaïnes intracellulaires exercent un rôle pro-inflammatoire, les calpaïnes externalisées ont un effet anti-inflammatoire via le clivage de TLR2. Les calpaïnes peuvent en effet être excrétées hors des cellules via les transporteurs ABCA1. Dans le cadre d’un modèle murin de mélanome, nous avons pu montrer que l’inhibition des seules calpaïnes extracellulaires par la surexpression de calpastatine extracellulaire préserve TLR2 et limite ainsi la progression de la tumeur.Les calpaïnes intra- et extracellulaires sont des médiateurs majeurs de la réponse inflammatoire et modulent « l’inflammaging » ainsi que la réponse immune anti-tumorale. / Calpain 1 and 2 are cysteine proteases and calpastatin is their natural inhibitor. Calpains and calpastatin are ubiquitous. Calpains are involved in inflammatory response development via activation by partial proteolysis of several substrates (NF-kappaB activation by I-kappaBalpha cleavage, remodeling of inflammatory cells cytoskeleton, cleavage of chaperone protein HSP90 ... ). It has been previously shown that calpains promote neuronal aging. We have shown in a mouse model that inhibition of calpain by calpastatin overexpression limits renal and vascular aging. The inflammation associated with aging or "inflammaging" is considerably reduced by specific inhibition of calpain. This is due, at least in part, to calpain effect on production of pro-inflammatory cytokines and in maturation of interleukin-1 alpha. If intracellular calpains are pro-inflammatory, secreted calpains have an anti-inflammatory effect via cleavage of TLR2. Calpains can indeed be excreted out of the cells via the transporter ABCA1. In the context of a mouse model of melanoma, we have shown that inhibition of extracellular calpain by only extracellular calpastatin overexpression preserves TLR2 and thus limit the progression of the tumor.Calpains intra- and extracellular are major mediators of inflammatory response and modulate the "inflammaging" and the anti-tumor immune response.