L'adhérence à la matrice extracellulaire dépendante des intégrines est un processus dynamique et hautement régulé assurant la motilité cellulaire. La protéine ICAP-1alpha interagit avec le domaine cytoplasmique de l'intégrine beta1 et désorganise les adhérences focales in vitro. Comme ICAP-1alpha est absent des adhérences, cette protéine pourrait avoir une action transitoire et finement régulée au niveau de beta1. Dans un premier temps, j'ai pu montrer que ICAP-1alpha ralentit la phase d'assemblage des adhérences en maintenant l'intégrine beta1 en état de faible affinité pour son ligand. De façon surprenante, la régulation négative de l'affinité de l'intégrine beta1 par ICAP-1alpha assure la perception des faibles densités de matrice extracellulaire et l'adaptation de la réponse cellulaire adhésive à cet environnement. ICAP-1alpha agit comme un capteur mécanique qui limite l'assemblage des sites d'adhérence et ralentit la migration et l'étalement des cellules sur des matrices peu denses. Dans un second temps, la voie de signalisation contrôlant l'activité de ICAP-1alpha sur la fonction de l'intégrine beta1 a été caractérisée. ICAP-1alpha possède des sites consensus de phosphorylation dont un reconnu par la protéine kinase dépendante du calcium et de la calmoduline de type II, la CaMKII. Plusieurs évidences révèlent que la CaMKII régule la fonction d'ICAP-1alpha. La phosphorylation d'ICAP-1alpha sur le site reconnu par la CaMKII stimule la liaison de cette protéine sur beta maintient cette intégrine en état de faible affinité pour son ligand et réduit la formation des adhérences focales.

L'ozone troposphérique est un polluant secondaire majeur. Outre son rôle de gaz à effet de serre direct, l'ozone fait partie des polluants atmosphériques les plus toxiques et la pollution qu'elle engendre, affecte aussi bien la santé humaine que la productivité végétale. Les travaux présentés dans cette thèse porte sur l'étude du rôle des canaux ioniques de la membrane plasmique en réponse à une forte exposition à l'ozone ainsi que leurs interactions avec les évènements de signalisation mis en place lors du processus de PCD induit par ce stress sur des cellules en culture d'A. thaliana. Nous avons montré que cette mort cellulaire génétiquement contrôlée est caractérisée par une plasmolyse semblable à " l'Apoptosis Volume Decrease " (AVD) décrit en animal. Ce processus est promu par des cascades de signalisation où, dans un premier temps, les canaux anioniques sont très précocement activés potentiellement par l'acide oxalique issu de la dégradation de l'ascorbate par l'O3. Les données suggèrent une interconnexion entre les courants anioniques, l'influx cacique et une génération de ROS dépendante de la NADPH oxydase. Dans un deuxième temps, des canaux K+ rectifiants sortants sont activés de manière retardée et participent à la PCD. Cette activation retardée pourrait être due à une régulation post-transcriptionnelle des canaux GORK induite par l'O2*-. Enfin, nous avons également mis en évidence des activités enzymatiques de type caspase, au niveau cytoplasmique et nucléaire. Ces activités enzymatiques semblent être corrélées à la baisse de la teneur vacuolaire en ions K+, mais des données complémentaires sont nécessaires afin de comprendre les mécanismes sous-jacents. Ce travail souligne l'importance et la complexité de la régulation des canaux anioniques et potassiques et ce, dans les processus de signalisation et la mécanistique menant à la mort cellulaire programmée chez les plantes.

Les mécanismes adhésifs jouent un rôle crucial en biologie. Les cadhérines classiques constituent une des principales familles de molécules d‟adhésion cellulaire dépendante du calcium. Ces glycoprotéines transmembranaires sont impliquées dans des interactions principalement homophiles. Ces interactions régulent des voies de signalisation impliquées dans de nombreux phénomènes biologiques. Cette thèse porte sur l‟étude comparative des dynamiques d‟interactions des cadhérines E- et -11, prototypes respectivement des cadhérines classiques de type I et II. Le ciblage d‟acides aminés particuliers de l‟interface adhésive nous a permis de montrer que pour les cadhérines de type I, l‟échange de brin beta avec le Trp2 ont un rôle clé ; pour les types II un mécanisme différent intervient. Nous avons aussi développé une chimie innovante pour contrôler l‟immobilisation orientée et covalente de protéines. Enfin une revue décrit une étude de l‟activation de voies de signalisation par engagement des cadhérines.

Chez les plantes, l'acide salicylique (SA) a un rôle central dans la réponse à de nombreuses contraintes environnementales et lors du développement. Cependant les événements de signalisation précoces qu'il déclenche sont peu connus. Nous montrons, par marquage métabolique au 33Pi sur une suspension cellulaire d'Arabidopsis thaliana, que le SA induit une diminution rapide et précoce d'un pool de phosphatidylinositol (PI). Celle-ci est accompagnée d'une accumulation de PI 4-phosphate et PI 4,5-bisphosphate. Ces changements sont inhibés par de la wortmannine à 30 μM mais pas à 1 μM, ce qui implique une activation de PI 4-kinase de type III. C'est pourquoi une étude des effets de la wortmannine sur les modifications de transcriptome par le SA a été menée à l'aide de la puce " Complete Arabidopsis Transcriptome MicroArray " (CATMA). Sur 773 gènes régulés par le SA, 112 sont sensibles à 30 μM de wortmannine. En parallèle, nous voyons que l'acide phosphatidique issu de la phospholipase D (PLD) est important pour la réponse génique précoce au SA. Une expérience de puces menée pour identifier les gènes régulés par la PLD en réponse au SA a révélé que parmi 1327 gènes régulés par le SA, 97 gènes sont régulés positivement, et 117 gènes négativement, par la PLD. Les régulons de la voie sensible à la wortmannine et de la voie PLD se chevauchent fortement, ce qui suggère que les deux activités agissent en synergie dans la même voie de signalisation en réponse au SA.

La signalisation cellulaire induite par les r écepteurs à sept domaines transmembranaires (R7TM) contrôle les principales fonctions physiologiques humaines. Ces R7TMs sont cibles de m édicaments et initient de larges réseaux d'interactions. Nous avons modélisé dynamiquement les réseaux de signalisation du récepteur à l'hormone folliculo-stimulante (FSH) régulant la fonction de reproduction et du récepteur angiotensine, un R7TM modèle régulant la tension pour comprendre le fonctionnement de ces réseaux et prédire des données inaccessibles expérimentalement. Notre modélisation a utilisé des équations différentielles ordinaires, en assimilant une variable par espèce et un paramètre par constante cinétique. Les paramètres manquant ont été déterminés par optimisation paramétrique. Puis, nous avons d éveloppé un environnement afin de comparer plusieurs algorithmes d'optimisation et de créer une nouvelle méthode hybride plus performante et adaptée à la paramétrisation des réseaux de signalisation.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine. Génétique médicale : Paris 12 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 70-76.

Comment la taille d'un organisme est-elle régulée au cours du développement embryonnaire ? Quels sont les mécanismes génétiques à l'origine de l'arrêt de la prolifération pendant la croissance d'un organisme pluricellulaire ? Afin d'identifier des acteurs de la sortie du cycle cellulaire au cours du développement, mon travail s'est orienté sur l'étude de gènes suppresseurs de tumeurs pendant la croissance du toit optique (TO) du médaka Oryzias latipes. Le TO, structure dorsale du cerveau moyen des Vertébrés, est un modèle particulièrement adapté à l'étude de la régulation de la prolifération. Trois zones de la marge vers le centre du TO sont discernables : une zone périphérique de prolifération, une zone intermédiaire de cellules sortant du cycle cellulaire et une zone centrale de cellules différenciées. Un crible d'expression par hybridation In Situ a été réalisé et a permis d'identifier 28 gènes exprimés dans le TO, suggérant leur implication dans le contrôle de la sortie du cycle cellulaire au cours du développement. Dans le but de caractériser in vivo la fonction de gènes issus de ce crible, le gène BTG1 (B-cell Translocation Gene 1) et les membres de sa famille, ont été étudiés au cours du développement du médaka. J'ai mené des expériences fonctionnelles sur BTG1, permettant de mettre en évidence son rôle central pour la morphogenèse du système nerveux central. De plus, une autre partie de mon travail s'est penchée sur l'étude de l'expression des membres de la voie de signalisation Hippo, bien connue et caractérisée chez la drosophile et les Mammifères pour son rôle dans le contrôle de la taille des organes via une régulation de l'arrêt de la prolifération. A l'issu de notre travail, une fonction de la voie de signalisation Hippo dans la formation du TO et des somites a pu être mise en évidence au cours du développement du médaka.

Les bactéries Pectobacterium sont classées parmi les agents pathogènes les plus importants économiquement pour la culture de la pomme de terre. Au cours des dernières années, une augmentation des maladies dues à ces bactéries a pu être observée. Le but de ce travail de thèse était d'analyser certains aspects de la diversité liés aux Pectobacterium sp à savoir : (i) la diversité génétique liée aux régulateurs du pouvoir pathogène de la bactérie (ii) la diversité de virulence et d'agressivité des souches de Pectobacterium vis-à-vis de leurs hôtes et (iii). Le rôle et la diversité des effets induits par le lipopolysaccharides (LPS), composants de la surface bactérienne de bactéries phytopathogène ou non phytopathogène. Ce travail de thèse souligne également le rôle potentiel que pourrait jouer ces molécules LPS dans le biocontrôledes Pectobacterium sp. Différentes expérimentations cellulaires et moléculaires allant de l'identification de la bactérie à la compréhension des voies de signalisation ont été utilisées. Les résultats obtenus nous ont permis de montré, en premier lieu que, le séquençage du gène pmrA, gène connu pour être impliqué dans la régulation du pouvoir pathogène desPectobacterium, est un outil moléculaire complémentaire d'identification de sous espèces de Pcc et pourrait être aussi un moyen efficace d'évaluation de la diversité génétique intraspécifique. Dans un second temps, nous avons montré que les cultures cellulaires d'Arabidopsis thaliana pourraient être un modèle végétal d'évaluation de l'agressivité des Pectobacterium. Ceci a été obtenu par quantification des cinétiques de trois paramètres associés à la pathogénie de ces bactéries à savoir : l'activité des pectate-lyases, déterminant majeur du pouvoir pathogène des Pcc, la fuite des électrolytes, considérée comme un marqueur précoce de la mort cellulaire, et la mort cellulaire des cultures elle-même. Enfin nous avons également montré que les effets induits par les LPS chez les cellules d'Arabidopsis thaliana sont dépendant du type bactérien. En effet Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence trois types de réponses différentes aux LPS en fonction de leur origine: les réponses identiques (régulation des flux d'ions), des réponses communes mais présentant des intensités et de cinétiques différentes (production de ROS, induction de gènes de défense) et des réponses spécifiques (induction d'une PCD, alcalinisation du milieu). Ces résultats indiquent que différentes voies de signalisation pourraient être activées chez Arabidopsis thaliana. Ils nous ont permis également de mieux comprendre l'implication des LPS dans le biocontrôle contre les Pectobacterium sp.

L'AMP cyclique (AMPc) et le GMP cyclique (GMPc) sont des seconds messagers essentiels pour la régulation de la fonction cardiaque. Leurs niveaux sont régulés par l'adénylate cyclase et la guanylate cyclase, respectivement, et par les phosphodiestérases (PDEs). Cependant, une telle régulation est altérée dans l'insuffisance cardiaque (IC). En effet, la diminution de la signalisation de l'AMPc et l'augmentation de celle du GMPc est caractéristique des cœurs défaillants.Parmi la superfamille des PDEs, la PDE2 a la particularité d'être stimulée par le GMPc, conduisant ainsi à une augmentation remarquable de l'hydrolyse de l'AMPc. Ceci semble induire une interaction entre les voies de signalisation de l'AMPc et du GMPc. Cependant, le rôle de la PDE2 dans le cœur défaillant est très peu connu.Dans ce contexte, nous avons examiné si la PDE2 cardiaque est modifiée dans l'IC chez l'Homme et chez les modèles animaux d'IC, et déterminé le rôle de la PDE2 dans la signalisation β-adrénergique dans les cardiomyocytes. Grâce à l'utilisation de Western blot, de technique radioenzymatique, d'imagerie basée sur le FRET, de la planimétrie, de la microscopie à épifluorescence et des mesures du courant calcique de type L, réalisés sur les tissus myocardiques humains et/ou dans des cardiomyocytes isolés de cœurs des modèles animaux d'IC, respectivement, nous avons montré que l'expression et l'activité de la PDE2 sont augmentées dans les cœurs défaillants. Cette augmentation réduit l'effet d'une stimulation β-adrénergique aiguë, contribuant à la désensibilisation β-adrénergique observée dans l'IC. En accord avec ces résultats, la surexpression de la PDE2 dans des cardiomyocytes sains, réduit l'augmentation des taux d'AMPc et l'amplitude du courant ICa,L et abolit l'effet inotrope positif suite à une stimulation β-adrénergique aiguë, sans affecter la contractilité basale. Plus important, les cardiomyocytes surexprimant la PDE2, montrent une protection contre les réponses hypertrophiques induites par la noradrénaline et contre les arythmies induites par l'isoprotérénol.En conclusion, ce travail met en évidence l'altération de la PDE2 dans l'IC et nous laisse suggérer que l'augmentation de la PDE2 dans l'IC peut constituer un mécanisme de défense important dans des conditions de stress cardiaque, notamment en antagonisant la suractivation de la voie β-adrénergique. Ainsi, l'activation de PDE2 myocardique peut représenter une nouvelle stratégie thérapeutique anti-adrénergique intracellulaire dans l'IC.

A l'origine de l'hématopoïèse se trouve les cellules souches hématopoïétiques (CSH). Elles constituent un pool de cellules rares présentes dans la moelle osseuse aux niveaux de zones particulières de l'os appelées niche. Les cellules de la niche produisent des cytokines, telles que la thrombopoïétine (TPO), qui régulent les CSH en contrôlant leur quiescence et leur auto-renouvellement. Peu de choses sont connues sur les mécanismes mis en place par la CSH et son environnement pour faire face aux dommages de l'ADN, notamment induits lors de radio- ou chimio-thérapies. Durant cette étude, nous avons mis en évidence un nouveau rôle de la TPO et de son récepteur Mpl dans la réparation de l'ADN des CSH en réponse à des stress génotoxiques. Les CSH déficientes ou haplo-insuffisantes pour Mpl, ou les CSH sauvages et cultivées en absence de TPO, présentent un défaut de réparation et une instabilité génomique. En réponse à l'irradiation, la TPO potentialise l'activation de la voie NF-kB qui permet l'induction du gène précoce Iex-1. La TPO est également l'activateur majeur de la voie ERK dans les CSH. IEX-1 et pERK forment un complexe tripartite avec DNA-PK, une protéine clé de la voie Non Homologous End Joining (NHEJ). La DNA-PK est fortement activée par la TPO, ce qui augmente la fidélité et l'efficacité de la voie NHEJ et permet d'améliorer l'intégrité génomique des CSH. Par ailleurs, nous montrons qu'une simple injection de TPO ou de son agoniste Romiplostim, avant irradiation ou injection de doxorubicine, limite la mutagénèse des CSH et leur perte de fonction associée. Cet effet est spécifique de la TPO, d'autres cytokines comme le SCF et le Flt3-L, n'ont aucun effet sur la réparation. Ces résultats montrent que la TPO contrôle directement les voies de signalisation aboutissant à la réparation de l'ADN des CSH. Ils ouvrent des perspectives nouvelles pour l'utilisation des agonistes de la TPO comme adjuvant protecteur avant radio- ou chimiothérapie pour minimiser les risques de développement de leucémies aigües myéloïdes secondaires. L'expression de Mpl étant haploinsuffisante pour la fonction de réparation de l'ADN, ces résultats suggèrent que Mpl pourrait être tumeur suppresseur en réponse aux traitements chimio-ou radio-thérapeutiques.