Ce travail est consacré au rôle pléotropique des microparticules endothéliales dans la réponse et l'homéostasie vasculaire. Un modèle de sénescence réplicative a été caractérisé en utilisant des cellules endothéliales de coronaires de porc en culture primaire. Ce modèle a mis en évidence des changements drastiques du phénotype endothélial avec la production de ROS, la dépolarisation de la membrane mitochondriale et la surexpression de régulateurs clés du cycle cellulaire incluant p53, p21 et p16. La sénescence a transformé le phénotype endothélial vers un statut procoagulant indiqué par la libération de microparticules (MP). L'induction d'activité Facteur Tissulaire (FT) et une réduction drastique de l'inhibition de l'agrégation plaquettaire due à la sécrétion réduite de NO endothélial. Simultanément, une augmentation importante des protéines du système de l'angiotensine à la surface des cellules sénescentes et des MPs qu'elles émettent a été mesurée. D'autres résultats obtenus avec les MPs circulantes de patients transplantés ou atteints de syndrome coronarien suggèrent l'existence dune boucle d'amplification des effets délétères des MPs au travers de la signalisation Redox et l'altération des fonctions vasculaires résultant d'une sénescence exacerbée. En plus de ses qualités reconnues d'immunosuppresseur, la cyclosporine A (CsA) est un inhibiteur puissant de l'ouverture des pores mitochondriaux (mPTP). Certaines études ont présenté le traitement bref et contrôlé par CsA comme un moyen de limiter les dommages vasculaires de l'ischémie reperfusion.Nos données suggèrent une possible modulation de la sénescence endothéliale induite par les MPs grâce au préconditionnement avec des concentrations faibles de CsA. nos résultats suggèrent aussi que de faibles doses de Cs A peuvent avoir un effet bénéfique dans les pathologies cardiovasculaires lorsque la sénescence est exacerbée et contribue les fonctions vasculaires de l’endothélium. / This scientific work has tackled the issue of the pleitropic role mediated by endothelial microparticles function and homeostasis. A replicative model of senescence using coronary endothelial cells was set showing drastic phenotype changes characterized by ROS production, mitochondrial membrane depolarization and the up-regulation of key regulators of cell cycle arrest including p53, p21 and p16.Replicative senescence shifted the coronary endothelial phenotype toward a procoagulant status as evidenced by (i) procoagulant MP shedding (ii) enhanced tissue factor (TF) expression and (iii) a marked decrease in the endothelial NO-mediated inhibition of platelet aggregation. In parallel, a drastic up regulation of the angiotensin system could be evidenced at the surface of senescent cells or derived MP. Results obtained with MPs from patients with acute coronary artery syndrome and from grafted patients,suggested a feedback loop disseminating the deleterious effect of circulating MPs redox signaling and alteration of vascular function owing to exaggerated senescence. In addition to its well-known immunosuppressive properties, cyclosporine A (Cs A) is a potent inhibitor of the opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP), and several reports have indicated that a brief and timely administration of Cs A can limit ischemia-reperfusion injuries. Our data evidenced the possible pharmacological modulation of endothelial MP-mediated senescence by cell preconditioning with low concentrations of Cs A. our data are thus suggestive of a beneficial effect of CsA in cardiovascular disorders where senescence is altering the endothelial vascular functions.

L'ozone troposphérique est un gaz à effet de serre et un puissant oxydant qui impacte la santé et la production végétale. Afin d'analyser son impact sur le fonctionnement de la végétation il est nécessaire d'effectuer une partition entre le dépôt stomatique, qui pénètre à l'intérieur des feuilles, et le dépôt non stomatique, qui résulte de la destruction chimique de l'ozone sur les cuticules foliaires, le sol ou dans l'air à l'intérieur du couvert. L'objectif central de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension et la modélisation des processus impliqués dans le dépôt non stomatique d'ozone et plus particulièrement dans le dépôt sur les films d'eau à la surface des feuilles. Le modèle de transfert de masse et d'énergie sol-végétation-atmosphère MuSICA, capable d'estimer les quantités d'eau sur le feuillage à différents niveaux dans le couvert, a permis de modéliser la solubilisation puis la diffusion et réaction de l'ozone dans l'eau sur les feuilles. Cette voie de dépôt a permis d'expliquer les flux d'ozone observés sur blé en conditions humides en ajustant les valeurs du taux de réaction chimique de l'ozone dans le film d'eau de 103 s 1 en début de saison à 105 s 1 pendant la sénescence. Ce taux semble varier entre les espèces végétales (blé, hêtre et pin maritime) mais la tendance avec la sénescence persiste. Ces résultats ont été confortés par un dispositif expérimental original en laboratoire, sur blé, hêtre, pin blanc et chêne pédonculé. Des échanges de composés chimiques entre la feuille et le film d'eau réactifs avec l'ozone pourraient expliquer les ordres de grandeur obtenus et l'augmentation du taux de réaction en période de senescence. / Tropospheric ozone is a greenhouse gas but also a powerful oxidant that impacts vegetation health and productivity. In order to analyse the impact of ozone on vegetation functioning it is necessary to separate stomatal ozone deposition that penetrates inside the leaf interiors from non-stomatal deposition that result from ozone chemical destruction on leaf cuticles, in the soil or in the air inside the canopy. The central objective of this PhD work is to improve our understanding and modelling of the processes involved in non-stomatal ozone deposition and more specifically in ozone deposition on water films on leaf surfaces. For that purpose I used the soil-vegetation-atmosphere transfer model of mass and energy MuSICA. The choice of this model was motivated by its ability to estimate the quantities of water on foliage at different levels inside the canopy. This allowed me to model ozone dissolution, diffusion and reaction in the water film on wet leaves. This new deposition pathway could explain observed ozone fluxes over wheat in wet conditions by adjusting the chemical reaction rate of ozone in the water film from 103 s 1 at the beginning of the growing season, up to 105 s 1 during senescence. This reaction rate seemed to vary between species (wheat, beech, maritime pine) but the trend with the senescence remained. These results were then confirmed by lab experiments using an original setup, on wheat and beech, but also white pine and pedunculate oak. Exchanges of chemical compounds between the leaf and the water film that would react with ozone could explain the order of magnitude of the reaction rate and its increase during senescence.

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un syndrome myéloprolifératif lié à l’acquisition d’une anomalie chromosomique t(9;22) conduisant à l’expression d’une protéine de fusion p210 Bcr-Abl dont l’activité tyrosine kinase dérégulée est nécessaire et suffisante pour engendrer la maladie.Cette pathologie bénéficie depuis 2002 d’une avancée thérapeutique : les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK). Cette thérapeutique dite ciblée, dont le chef de file est l’imatinib, est très efficace puisque 80% des patients entre en rémission. Malheureusement, 20% des patients traités développent des résistances primaires ou secondaires, dépendantes ou non de l’oncogène Bcr-Abl dont certaines ont été caractérisées. A ce titre, la LMC est devenue un modèle d’étude à la fois des mécanismes oncogéniques mais aussi des résistances.La résistance aux ITK dans la LMC peut être considérée sur deux plans. D’une part la résistance qui permet à la cellule leucémique d’échapper à la pression thérapeutique des ITK et d’autre part la résistance « intrinsèque » de la cellule souche leucémique par des mécanismes certainement multiples. Ce second niveau de résistance est à l’origine de la récurrence de la LMC lors de l’arrêt du traitement.Cette thèse a consisté à déterminer comment pouvait mourir les cellules de LMC en réponse aux ITK pour mettre en évidence les morts induites et les régulations qui existent entre-elles. De plus, cela a permis d’utiliser les morts non-apoptotiques pour contourner les mécanismes de résistance aux ITK.Nous avons montré pour la première fois en utilisant différents modèles cellulaires de LMC (cellules K562, Lama-84 et AR-230), que l’imatinib (ainsi que les autres ITK nilotinib et dasatinib) induit de la sénescence en plus d’une réponse apoptotique. En absence d’apoptose, par inhibition de cette dernière, la réponse sénescente devient une réponse majeure des cellules de LMC suggérant que l’apoptose a un rôle de « frein » sur la sénescence. L’autophagie activée par les ITK régule négativement la réponse apoptotique alors qu’elle est nécessaire pour une réponse sénescente majeure. Nous avons pu mettre en évidence deux types de sénescences induites par l’imatinib : une sénescence dépendante et une indépendante de l’autophagie. L’autophagie semble donc au cœur de la régulation des morts cellulaires. Puisque les cellules de LMC peuvent mourir par des morts non-apoptotiques, nous avons cherché à éliminer les cellules résistantes par des morts non-apoptotiques. Pour cela différentes molécules ont été utilisées telles que l’acide mycophénolique (MPA), un immunosuppresseur déjà utilisé en clinique. Le MPA en inhibant la synthèse de GTP permet d’induire des dommages à l’ADN et une réponse apoptotique et/ou sénescente. Dans ce contexte, l’autophagie protège la cellule de la réponse apoptotique mais ne protège pas la cellule de la sénescence. Le MPA est au contraire un puissant inducteur d’apoptose sur les cellules primaires. En effet, il induit une apoptose massive des cellules primaires résistantes aux ITK quelque soit le mécanisme impliqué (surexpression de tyrosine kinase, mutation de Bcr-Abl). Le MPA est l’exemple parfait des molécules qu’il nous faut rechercher pour éliminer les cellules résistantes de LMC notamment dans le cas où les patients sont en crise blastique et donc résistants aux thérapeutiques.Ces résultats suggèrent que la sénescence est une des morts qui peut être induite pour dépasser la résistance des cellules cancéreuses. / Chronic Myeloid Leukemia is a myeloproliferative syndrome connected to the acquisition of a chromosomal abnormality t(9;22) leading to the expression of a fusion protein p210 Bcr-Abl of whom the tyrosine kinase activity deregulated is necessary and sufficient to engender the disease.This pathology benefits since 2002 of a therapeutic advance: the tyrosine kinase inhibitors (TKI). This targeted therapeutics, from which imatinib is the front-line, is very effective because 80 % of patients enters in remission. However, 20 % of the treated patients develop primary or secondary resistances which can be dependent or not to the Bcr-Abl oncogene among which some have been characterized. Indeed, CML is now a model to study both oncogenic and resistances mechanisms.Resistance to TKI in CML can be considered on two sides. On one hand the resistance allowing the leukemic cell to escape the therapeutic pressure of TKI and on a second hand the “intrinsic” resistance of Leukemic stem cells by multiple mechanisms. This second level of resistance is at the origin of the CML recurrence.This thesis consisted in determining how could die the CML cells in response to TKI to bring to light cell deaths induced and the regulations existing between them. Furthermore, it allowed exploring the use of non-apoptotic cell deaths to overcome resistance to TKI.We showed for the first time by using CML cell lines (K562, Lama-84 and AR-230), that imatinib (as well as nilotinib and dasatinib) induced senescence besides an apoptotic response. In absence of apoptosis, by its inhibition, senescence becomes a major response of CML cells suggesting that apoptosis is limiting senescence. Autophagy activated by TKI negatively regulates apoptosis while it is necessary for a major senescent response. We were able to bring to light two types of senescence in response to TKI : a senescence dependent and a senescence independent of autophagy suggesting it plays a critical role in cell death regulation.Because CML cells can die by non-apoptotic cell deaths, we used them to eliminate TKI resistant cells. Mycophenolic acid (MPA), an immonusuppressor already used in therapeutic as an immunosuppressive agent has been extensively used. MPA by inhibiting the synthesis of GTP induces DNA damage and apoptotic and\or senescent response. In this context, autophagy protects the cells from apoptotic response but do not from senescence. Conversely, MPA is a powerful inductor of apoptosis on hematopoietic primary cells. Indeed, it induces apoptosis of TKI resistant primary cells whatever the mechanism involved (overexpression of tyrosine kinases or mutation of Bcr-Abl). MPA illustrates the need to look for new molecules to eliminate TKI resistant CML cells, particularly when patients are in the evolved blastic phase of the disease.These results suggest that senescence is one of the deaths which can be used to overcome resistance of cancer cells.

Abstract: By differentiating chromosomal ends from internal breaks, telomeres prevent DNA damage checkpoint activation and provide protection from inappropriate DNA repair activity that could create genomic instability. In Saccharomyces cerevisiae, a large number of genes have been identified that are implicated in telomerase and telomere structure and/or function. However, a comprehension of the mechanism of action of these genes and how they relate to other genes is lacking. The function of end protection is based on the telomeric repeats and associated proteins, but evidence is accumulating that the subtelomeric region also plays a role. This region contains binding sites for various proteins, notably Tbf1. TBF1 is an essential gene and the protein has been implicated in telomere homeostasis, chromatin remodelling, and the DNA damage response. My master’s project is based on the observation that cells harbouring a thermosensitive (tbf1-ts) allele have abnormally short telomeres. However, all four known mutant tbf1 alleles have multiple point mutations, which renders their analyses difficult. In order to be able to more precisely determine the origin of the phenotypic variations, we used site-directed mutagenesis to create single point mutation tbf1 alleles. These experiments yielded two particular mutations, tbf1-82 and tbf1-453, which were found to have growth defects at various temperatures as well as increased sensitivity to DNA damaging drugs. Although the alleles had only minor telomere length phenotypes, it was discovered that Tbf1 could have a direct role in telomere stability in special situations. For example, in the absence of telomerase, which normally maintains telomeres, cells enter replicative senescence after about 60 population doublings and stop dividing. A small subset of the cellular population is able to evade this growth arrest by maintaining telomeres via a recombination-dependent process. An introduction of the tbf1-82 or tbf1-453 mutation into strains that also lacked telomerase caused a dramatic advance in time of onset of senescence. Thus this work uncovered that Tbf1 is a previously unknown regulator of senescence. Various genetic assays with homologous recombination genes and chromatin regulators were performed to help further characterize TBF1 and its interactors. Characterization of these novel tbf1 alleles has given new insights into the multiple roles of Tbf1. / En différenciant les extrémités chromosomiques des cassures d’ADN internes, les télomères empêchent l'activation de la signalisation d’un dommage à l'ADN et fournissent une protection contre des activités inappropriées qui sont associées à une réparation de l'ADN. Une telle réparation pourrait en fait créer une instabilité génomique. Chez Saccharomyces cerevisiae, un nombre de protéines sont impliquées dans la structure du télomère et / ou la fonction de la élomérase. On pense que la protection des télomères est gérée par les répétitions télomériques et les protéines associées, mais il y a de plus en plus d’indices que la région sous-télomérique joue également un rôle. Cette région contient des sites de liaison pour plusieures protéines, notamment pour Tbf1. TBF1 est un gène essentiel et la protéine est impliquée dans l'homéostasie des télomères et dans la réponse aux dommages de l’ADN. Toutefois, les mécanismes moléculaires restent à être précisés. Mon projet de Maîtrise est basé sur l’observation que dans les cellules qui ont un allèle thermosensible (tbf1-ts), les télomères sont anormalement courts. Malheureusement, les 4 allèles mutants de tbf1 connus présentent tous des mutations ponctuelles multiples ce qui rend leur analyse difficile. Pour clarifier l'origine des variations phénotypiques de ces mutations, la mutagenèse dirigée a été utilisée pour créer des allèles tbf1 avec une seule mutation. Mes résultats montrent que deux mutations spécifiques, tbf1-82 et tbf1-453, causent des défauts de croissance cellulaires, ainsi qu'une sensibilité aux drogues qui endommageant l'ADN. Une analyse détaillée de ces nouveaux allèles de tbf1 a montré que la protéine pourrait avoir un rôle direct dans le maintien de la stabilité des télomères. Par exemple, en absence de la télomérase qui est responsable du maintien des télomères, les cellules entrent en sénescence réplicative après environ 60 générations et arrêtent de se diviser. Par contre, une petite fraction de la population est capable de contourner cet arrêt de croissance car ces cellules maintiennent les télomères par un processus dépendant de la recombinaison homologue. L'introduction de mutations tbf1 dans des souches sans télomérase provoque une accélération d’entrée en sénescence; donc Tbf1 est un régulateur précédemment inconnu de la sénescence. Divers tests génétiques avec des gènes de recombinaison homologue et des régulateurs de chromatine ont été effectués pour aider à caractériser TBF1 et ses interactions. La caractérisation de ces nouveaux allèles a permis de mieux comprendre les multiples rôles de Tbf1.

Les patients lipodystrophiques porteurs de mutations du gène LMNA codant pour les lamines de type A, et les patients infectés par le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine) traités par des antirétroviraux (ARV) sont à risque de développer une athérosclérose précoce avec calcifications et des comorbidités liées au vieillissement. Pour mieux comprendre la physiopathologie des atteintes vasculaires, j’ai étudié l’impact d’ARV ou de mutations LMNA sur des cellules musculaires lisses (CML) ou endothéliales d’artères coronaires humaines in vitro. Ce travail a révélé que certains ARV (les inhibiteurs de protéase lopinavir ou atazanavir associés au ritonavir) induisent une sénescence prématurée et des dysfonctions des cellules endothéliales, alors que d’autres ont peu ou pas de conséquences (maraviroc, dolutégravir, maraviroc/dolutégravir et darunavir/ritonavir). De plus, le lopinavir/ritonavir ou l’atazanavir/ritonavir, ou l’expression des mutations LMNA p.R482W, p.D47Y ou p.R133L induisent une sénescence prématurée, une transdifférenciation ostéogénique avec calcification, et un stress oxydant dans les CML. L’accumulation de prélamine A farnésylée (une lamine A immature) et la diminution de l’expression de ZMPSTE24, son enzyme de maturation, sont, au moins en partie, responsables de ces effets.Ainsi, les ARV étudiés ont des impacts différents et agissent par des mécanismes physiopathologiques pro-athérogéniques en partie communs avec certaines mutations LMNA associées aux lipodystrophies. Le rôle majeur de l’accumulation de prélamine A farnésylée liée à une diminution d’expression de ZMPSTE24 ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques. / Patients with lipodystrophies dues to mutation in the LMNA gene encoding A-type lamins, or HIV-infected patients (Human Immunodeficiency Virus) receiving antiretroviral therapy (ARV) are prone to develop early atherosclerosis and vascular calcifications associated with comorbidities linked to premature aging. Our study focused on the impact of LMNA mutations or antiretroviral treatment in vitro on vascular smooth muscle cells (VSMC) or endothelial cells from human coronary arteries. The results obtained during my thesis showed that some ARV (the protease inhibitors lopinavir or atazanavir associated with ritonavir) induce a cellular premature senescence with associated dysfunctions in endothelial cells, whereas others have little or no consequences (maraviroc, dolutegravir, maraviroc/dolutegravir and darunavir/ritonavir). In addition, some ARV (lopinavir or atazanavir with ritonavir) or the expression of LMNA mutations p.R482W, p.D47Y or p.R133L induce premature senescence, osteogenic transdifferentiation with calcification and oxidative stress of VSMC. Our results reveal that the accumulation of farnesylated prelamin A (an immature lamin A) and the decreased expression of its processing enzyme ZMPSTE24 are, at least partly, responsible for these effects.This work shows the different effects of ARVs and highlights the existence of common pro-atherogenic pathophysiological mechanisms in HIV-infected patients receiving some protease inhibitors and in lipodystrophic patients with LMNA mutations, initiated by an accumulation of farnesylated prelamin A related to a decrease expression of ZMPSTE24. These abnormalities could give rise to new therapeutic perspectives.

Les cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire (PA-PSM) peuvent contribuer à la pathogenèse de l'hypertension pulmonaire (PH) en produisant des facteurs sécrétés.Objectif: explorer le rôle de PH de protéines de la matrice extracellulaire libéré par Les cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire sénescentes (PA-PSM)Méthodes et résultats:L'analyse Microarray de l'ADN de PA-CML humaine subir à la sénescence réplicative révélé une régulation positive de l'ostéopontine, qui médie l'effet stimulateur ,du médium et de la matrice de l'AP-SMC de sénescentes, sur la croissance et de la migration des cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire. Osteopontin était régulé à la hausse dans les poumons de patients atteints de BPCO et de patients hypertension artérielle pulmonaire idiopathique (HAPi). Prominent ostéopontine immunocoloration a été noté dans le PA-SMC qui a également colorée pour p16 dans les sites de l'hypertrophie vasculaireet les niveaux de l'ostéopontine pulmonaire étalaient étroitement corrélée avec l'âge. Comparativement aux jeunes souris avec des souris ont 1 an affiche des niveaux plus élevés d'ostéopontine du poumon, et la pression systolique ventriculaire droite (de RVSP), et la muscularisation vasculaires pulmonaires, et le nombre de PA-CML colorée pour p16 ou p21 et aussi pour l'ostéopontine.Aucun de ces changements avec l'âge étaient observée dans les souris ostéopontine - / -, qui a développé atténués PH pendant l'hypoxie.Comparé de culture PA-CML, les PA-CML de souris ont 1 ans qui proliféraient plus rapide que PA-CML de jeunes souris. Avec un taux de croissance rapide a été observée avec PA-CML de jeunes souris stimulées par matrice ou médium issu de les PA-CML de souris âgées. Différences entre les anciens jeune souris / PA-SMC taux de croissance étaient supprimée par des anticorps anti-ostéopontine.culture de la PA-CML de souris ostéopontine - / - a augmenté de plus lente que fait chez PA-SMC de souris sauvage et ces cellules ont été stimulés par le medium et la matrice de PA-CML de type sauvage et cet effet était plus fort avec PA-CML de souris âgés par apport de souris jeunes.Conclusion: Osteopontin est un médiateur clé libéré par PA-SMC sénescente et contribuer à la progression de la HTAP. / Rationale: Senescent pulmonary artery smooth muscle cells (PA-SMCs) may contribute tothe pathogenesis of pulmonary hypertension (PH) by producing secreted factors.Objective: To explore the role in PH of extracellular matrix proteins released by senescentPA-SMCsMethods and results: Microarray analysis of human PA-SMCs undergoing replicativesenescence revealed osteopontin upregulation, which mediated the stimulatory effect ofsenescent PA-SMC media and matrix on PA-SMC growth and migration. Osteopontin wasupregulated in lungs from patients with COPD or idiopathic pulmonary arterial hypertension(PAH). Prominent osteopontin immunostaining was noted in PA-SMCs that also stained forp16 at sites of vascular hypertrophy, and lung osteopontin levels correlated closely with age.Compared to younger mice, 1-year-old mice displayed higher lung osteopontin levels, rightventricular systolic pressure (RVSP), pulmonary vessel muscularization, and numbers ofPA-SMCs stained for p16 or p21 and also for osteopontin. No such changes with age wereobserved in osteopontin-/- mice, which developed attenuated PH during hypoxia. Comparedto cultured PA-SMCs from young mice, PA-SMCs from 1-year-old mice grew faster; asimilar fast growth rate was seen with PA-SMCs from young mice stimulated by matrix ormedia from old mice. Differences between old/young mouse PA-SMC growth rates weresuppressed by anti-osteopontin antibodies. PA-SMCs from osteopontin-/- mice grew moreslowly than did wild-type PA-SMCs; they were stimulated by wild-type PA-SMCs mediaand matrix, and this effect was stronger with PA-SMCs from older vs. younger mice.Conclusion: Osteopontin is a key mediator released by senescent PA-SMCs andcontributing to PH progression.

La sénescence est un arrêt stable de prolifération mis en place en réponse à différents stress cellulaires, comme le raccourcissement des télomères (sénescence réplicative) ou le stress oncogénique (sénescence induite par un oncogène, OIS) et constitue un processus s'opposant à la prolifération des cellules tumorales. La plupart des études menées dans des fibroblastes ont permis d'identifier p53 et pRb comme acteurs majeurs de la sénescence. Toutefois, l'étude de l'OIS dans les mélanocytes ou les cellules épithéliales a révélé de nouveaux mécanismes, n'impliquant pas obligatoirement ces deux voies canoniques. L'objectif de ma thèse est de caractériser de nouveaux régulateurs de l'OIS dans les cellules épithéliales. Pour cela deux approches différentes ont été utilisées. Dans une première partie, je me suis intéressée aux effets de l'activité portée par les lysyl oxydases (LOX), famille d'enzyme connue pour favoriser le processus métastatique, sur l'échappement à l'OIS. L'inhibition de LOX et LOXL2 stabilise l'OIS dans les cellules épithéliales mammaires humaines et dans un modèle murin d'adénocarcinomes du pancréas. Ce travail a permis de montrer que l'activité Lox est impliquée dans l'initiation tumorale. Dans un deuxième temps, en utilisant un criblage perte de fonction nous avons isolé plusieurs gènes dont l'inhibition stable d'expression permet un échappement à l'OIS dans les cellules épithéliales mammaire humaines. Parmi eux, j'ai caractérisé l'implication de deux canaux calciques, ITPR2 et MCU, dans l'échappement à la sénescence. ITPR2, qui permet la sortie de calcium du réticulum endoplasmique, et MCU, qui permet l'entrée de calcium dans la matrice de la mitochondrie, s'avèrent être deux acteurs nécessaires à la signalisation calcique lors de l'OIS. De manière importante, les mouvements calciques sont associés à une chute du potentiel de membrane mitochondrial, et à la génération d'espèces réactives de l'oxygène. Ce travail montre que les mouvements calciques semblent également être impliqués dans le processus de sénescence réplicative / Senescence is a stable proliferation arrest triggered by several cellular stresses such as telomeres shortening (replicative senescence) or oncogenic activation (oncogene-induced senescence, OIS). Senescence counteracts proliferation of malignant cells, and as such, constitutes a failsafe program. Senescence was first evidenced in fibroblasts, and most of the following studies were conducted in human or murine fibroblasts, allowing the identification of p53 and pRb pathways as strong regulators of senescence. However the few studies investigating senescence pathways involved in other cell types, such as melanocytes or epithelial cells unveiled new p53/pRB- independent mechanisms. The aim of my thesis was then to characterize new senescence regulators in human epithelial cells. We were first interested in characterizing lysyl oxidase activity (Lox) on OIS escape. LOX enzymes are mainly known to favor metastatic processes. Lox activity inhibition stabilized OIS in vitro, but also senescence in a transgenic murine model of pancreatic ductal adenocarcinoma. This work demonstrated that Lox activity is involved in tumoral initiation by promoting senescence escape. Using a loss-of-function screen, we identified several genes whose down-regulation allowed OIS escape of human mammary epithelial cells. Among them I have characterized ITPR2 and MCU, two calcium-related channels. Loss of ITPR2, known to mediate endoplasmic reticulum (ER) calcium release, as well as loss of MCU, necessary for mitochondrial calcium uptake, enable escape from OIS. During OIS, ITPR2 triggers calcium release from the ER, followed by mitochondrial calcium accumulation through MCU channels. Mitochondrial calcium accumulation leads to a subsequent decrease in mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species accumulation and senescence. This ER-mitochondria calcium transport is not restricted to OIS, but is also involved in replicative senescence. Our results show a functional role of calcium release by the ITPR2 channel and its subsequent accumulation in the mitochondria

Les plantes sont des organismes statiques et tributaires des ressources minérales présentes dans leur rhizosphère. La remobilisation des nutriments est un processus qui permet une économie nutritionnelle et un recyclage de macro- et micro - nutriments qui sont le plus souvent limitants. Le rôle du démantèlement des chloroplastes au cours de ce processus est très important pour le recyclage de l’azote, puisque ceux-ci contiennent la majeure partie des protéines foliaires. Bien que les protéines chloroplastiques soient une source essentielle pour le recyclage de l’azote foliaire, leur mécanisme de dégradation est mal connu. L’autophagie, a été proposée comme mécanisme participant au recyclage des nutriments, notamment en situation de carence ou de limitation en azote. L’autophagie, processus cellulaire de dégradation, représente un mécanisme de survie et d’adaptation, par le recyclage et l’élimination des protéines et organelles altérés.La détermination des flux d’azote, entre la rosette et les graines par l’utilisation du marquage à l’isotope stable 15N chez des mutants d’autophagie, nous a permis de montrer que l’autophagie est nécessaire à la remobilisation de l’azote. L’analyse fonctionnelle des mutants d’autophagie a permis de mettre en évidence de profondes perturbations métaboliques résultant dans l’élévation du rapport C/N. Les modifications métaboliques observées montre que les mutants d’autophagie ne présentent pas les signatures métaboliques habituellement retrouvées chez les plantes adaptées à la limitation en azote minéral, qu’ils accumulent au contraire les composés azotés et sont pauvres en ressources carbonées. Les investigations ont également révélé que l’autophagie est sélective envers certaines protéines. L’activité autophagique a été évaluée en fonction de différents niveaux d’expression d’AtTOR et à la suite de l’inhibition de son activité kinase. Ces résultats ont montré qu’AtTOR, senseur du statut nutritionnel, est un régulateur négatif de l’autophagie. L’autophagie est une étape clef du recyclage nutritionnel en réponse à une situation de stress telle que la limitation en azote. / Plants are static organisms dependent on minerals resources available in the rhizosphere. Nutrient recycling is a process allowing a nutritional economy and recycling of macro- and micro- nutrients, which are often limiting. The role of chloroplast dismantling during this process is very important for nitrogen recycling because chloroplasts contain the major part of foliar proteins. Albeit chloroplastic proteins are an essential source for foliar nitrogen recycling, their degradation process is not well understood. Autophagy has been proposed to participate in nutrients recycling, notably in nitrogen starvation or limitation. Autophagy, a cellular degradation process, represents a survival and an adaptation mechanism by recycling and eliminating defectives proteins and organelles.Based on nitrogen fluxes determination between the rosette and the seeds by using 15N labeling in autophagy (atg) mutants, the study has shown that autophagy is necessary for nitrogen remobilization. The functional analysis of atg mutants revealed deep metabolic perturbations resulting in elevated C/N ratio, marker of plant physiology status. The observed metabolic modifications are not the hallmarks of an adaptation to nitrogen limitation. Autophagy mutants indeed accumulate nitrogen compounds and present low carbohydrate contents. The investigations also revealed that autophagy is selective towards some proteins. Autophagic ativity has been evaluated function of different AtTOR expression levels and following AtTOR activity inhibition. Results have shown that AtTOR, a sensor of the nutritional status, is a negative regulator of autophagy. Autophagy is a key step for nitrogen recycling in response to stress situation like nitrogen limitation.

Les chromosomes linéaires se terminent par des régions particulières, les télomères, qui assurent l'intégrité et la stabilité du génome. Chez les eucaryotes, les télomères déterminent également le potentiel de prolifération de cellules en déclenchant la sénescence réplicative. Ce signal se produit lors du raccourcissement des télomères en l'absence de la télomérase. Chez Saccharomyces cerevisiae, il est probablement médié par le premier télomère de la cellule qui atteint une taille courte critique. Ce télomère raccourci, active ensuite une réponse de dommage à l’ADN. Comment la signalisation est modulée en termes de structure et du contexte télomérique est largement inconnue. Au cours de ma thèse, j’ai cherché à comprendre l'influence de l'environnement chromatinien sur le signal de la sénescence à partir du télomère le plus court. La comparaison de deux souches dans lesquelles le télomère le plus court contient les éléments sous-télomériques naturels ou non, nous montre qu'une région sous-télomérique comprenant un élément X s'oppose à la mise en place de la sénescence. Cet effet n'est probablement pas dû à des différences de réparation par récombinaison homologue dépendante de Rad51 aux deux types de télomères. De plus, la transcription de TERRA est induite dans les deux types de télomères courts, bien que les niveaux soient plus élevés en l'absence d'éléments sous-télomériques naturels. Ensemble, ces résultats démontrent que la transcription à partir d'une région proximale du télomère augmente considérablement lorsque le télomère le plus court atteint une taille critique, indépendamment de la présence d'un sous-télomère natif ou d’un promoteur TERRA dédié. Cette transcription au télomère court est similaire à la transcription trouvée aux cassures double-brin chez d'autres organismes. / Linear chromosomes end with special regions, the telomeres, which ensure the integrity and the stability of the genome. In eukaryotes, telomeres also determine cell proliferation potential by triggering replicative senescence. This occurs upon telomere shortening in the absence of telomerase. In Saccharomyces cerevisiae, it is likely mediated by the first telomere in the cell that reaches a critically short length. This shortened telomere subsequently activates a DNA-damage-like response. How the signaling is modulated in terms of telomeric structure and context is largely unknown. During my thesis, I aimed at understanding the influence of the chromatin environment on the senescence signal starting at the shortest telomere. By comparing two sets of strains in which the shortest telomere either harbors naturally occurring subtelomeric elements or lacks these elements altogether, we show that a subtelomeric region comprising an X element counteracts the establishment of senescence. This effect is likely not due to differential Rad51-mediated homology directed repair activities at both types of telomeres. Furthermore, TERRA transcription is induced at both types of critically short telomeres, although levels are elevated in the absence of natural subtelomeric elements. Together, our results demonstrate that transcription from a telomere-proximal region greatly increases when the shortest telomere reaches a critical length, regardless of the presence of a native subtelomere or a dedicated TERRA promoter. This transcription at short telomere is intriguingly reminiscent of the transcripts found at double-strand breaks in other organisms.

Les dommages de l’ADN, induits par les traitements de chimiothérapie, sont responsables de l’induction de la sénescence, un arrêt définitif du cycle cellulaire dépendant des voies p53-p21 et p16-Rb. L'efficacité de cette suppression n’est pas optimale en raison d’une hétérogénéité de réponse à la chimiothérapie. Dans cette étude, nous avons analysé l’échappement à la sénescence en réponse à l’irinotécan, un traitement des cancers colorectaux. Dans les cellules LS174T, le processus de sénescence est induit mais des cellules conservent leurs capacités prolifératives et l’exercent après l’élimination du traitement. Les cellules proliférantes (PLD) et sénescentes (PLS) forment un mélange hétérogène appelé cellules persistantes (PLCs). Alors qu’elles sont constituées d’une part importante de cellules sénescentes, les PLCs sont capables de former des tumeurs in vivo, de manière comparable aux cellules parentales. De façon intéressante, le traitement est également associé à l’augmentation de l’agressivité caractérisée par la croissance en faible adhérence. L’émergence des PLD et la résistance à l’anoikis sont dépendantes de l’expression des protéines Mcl-1, Bcl-xL et p21. L’enrichissement des PLD et PLS, réalisé par cytométrie en flux, a permis d’identifier les PLS comme nécessaires à la résistance à l’anoikis. Les PLS pourraient donc créer un environnement favorable à la transformation de cellules non touchées par le traitement. Alors que le rôle de Mcl-1 et Bcl-xL dans chaque population reste à déterminer, l’utilisation d’inhibiteurs de ces protéines combinés à l’irinotécan pourrait limiter l’hétérogénéité de réponse à la chimiothérapie et l’agressivité tumorale. / Activated by chemotherapy, senescence is a suppressive response which prevents cell cycle progress through activation of the p53-p21 and p16-Rb signaling pathways. However, despite the efficiency of this suppression, cancer cells can emerge to induce clinical relapse. In this study, we analyzed senescence escape in response to irinotecan, one of the first line treatment used in colorectal cancer. After treatment, senescence is induced in LS174T cell but a subpopulation of cells finally resume proliferation. Persistent cells (PLCs) are composed of an heterogenous mixture of senescent (PLS) and dividing cells (PLD). In spite of PLS, PLCs are able to grow in vivo as efficiently as parental LS174T cells. Importantly, persistence induced the emergence of more transformed cells characterized by the ability to grow in low adhesion conditions. PLD emergence and anoikis resistance depend on Mcl-1, Bcl-xL and p21. PLD and PLS enrichment, by flow cytometry, allowed us to identify PLS as essential for anoikis resistance. Our results suggest that PLS establish a favorable environment for the transformation of unaffected cells. Mcl-1 and Bcl-xL role in each population remains to be determined, but inhibitors of these protein used in combination with irinotecan should restrict the heterogeneity of the response and tumoral aggressiveness.