Academic dissertation--Biology--Åbo--Åbo akademi university, 2007. / Bibliogr. p. 75-100.

L'émergence de nouvelles approches thérapeutiques, basées sur des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (ICI), telles que les anti-CTLA-4 et anti-PD-1, ont révolutionné la prise en charge du mélanome. Cependant les taux de réponses objectives à ces traitements restent relativement faibles et de sévères effets indésirables ou des résistances peuvent survenir. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes de résistance et d'identifier des biomarqueurs prédictifs de la réponse aux ICI afin d'adapter la stratégie thérapeutique. Notre groupe a identifié des perturbations du métabolisme de la sphingosine 1-phosphate (S1P) dans les cellules de mélanome. Notamment, la surexpression de la Sphingosine Kinase-1 (SK1), une enzyme de production de la S1P qui favorise la progression tumorale en induisant des modifications phénotypiques du microenvironnement tumoral (TME), telles que la stromagenèse, l'angiogenèse et la polarisation M2 des macrophages. Or, la S1P joue un rôle important dans l'immunité car elle régule de nombreux processus comme l'activation, la différenciation et le trafic de nombreuses cellules immunitaires. L'objectif de cette thèse a été de déterminer si l'inhibition de la SK1 affecte la réponse immunitaire anti-tumorale et améliore l'efficacité des ICI. Nous avons mis en évidence que l'expression accrue de SK1 dans les cellules tumorales est significativement associée à une survie plus courte chez les patients atteints de mélanome métastatique traités par anti-PD-1. Ensuite, nous avons démontré, dans un modèle murin, que la diminution de l'expression de SK1 dans la tumeur induit une réduction de la croissance du mélanome qui est associée à une diminution de l'expression de diverses molécules immunosuppressives dans le TME. Cette modification du TME diminue la prolifération mais aussi l'infiltration des lymphocytes T régulateurs (Treg) et par conséquent induit une augmentation du ratio CD8+/Treg, ce qui est associé à un bon pronostic. Une signature immunosuppressive dépendante de SK1 a également été observée dans des biopsies de mélanome humain. De manière importante, nos données révèlent que l'inhibition de SK1 améliore fortement l'efficacité des ICI, tels que les anti-CTLA-4 ou les anti-PD-1, conduisant au rejet des tumeurs et à une amélioration significative de la survie des animaux dans un modèle murin de mélanome. Des résultats significatifs ont également été obtenus dans des modèles de cancer du sein et du côlon. Ici, nous montrons que: i) le ciblage de SK1 dans les mélanomes conduit à une augmentation du rapport intratumoral CD8+/Treg, ii) la combinaison de l'inhibition de SK1 avec des ICI améliore grandement la survie des souris et iii) la SK1 pourrait constituer un nouveau biomarqueur prédictif de la réponse aux ICI chez l'Homme. Par conséquent, nos données ont identifié la SK1 comme une kinase lipidique agissant comme un nouveau point de contrôle immunitaire, qui pourrait être ciblée afin d'améliorer la réponse aux ICI dans différents cancers. / The emergence of new therapeutic approaches, thanks to immune checkpoint inhibitors (ICI), such as anti-CTLA-4 and anti-PD-1, have revolutionized the management of melanoma. However, the objective response rates to these treatments remain relatively low and severe adverse events or resistance can occur. This is why it is essential to understand the mechanisms that underlie resistance and identify predictive biomarkers of the response to ICI in order to adapt the therapeutic strategy. Our group identified perturbations of sphingosine 1-phosphate (S1P) metabolism in melanoma cells. In particular, the overexpression of sphingosine kinase (SK1), an S1P-producing enzyme that promotes tumor progression by stimulating stromagenesis, angiogenesis and polarization of macrophages toward M2 Phenotype. Interestingly, S1P is a well-known regulator of the activation, differentiation and trafficking of many immune cells. This thesis aims at determining whether the inhibition of SK1 improves the anti-tumor immune response as well as the efficacy of ICI. We found that an increased expression of SK1 in tumor cells is significantly associated with shorter survival in patients with metastatic melanoma treated with anti-PD-1. In a mouse model, we also demonstrated that a decreased SK1 expression in tumors leads to reduction of melanoma growth as well as expression of several immunosuppressive factors in the TME. These modifications are associated to significant reduction of proliferation, infiltration of regulatory T cells (Treg) and consequently to an increase in the CD8+/Treg ratio, which is associated with good prognosis. A SK1-dependent immunosuppressive signature has also been observed in human melanoma biopsies. Importantly, our data reveal that inhibition of SK1 strongly enhances the efficacy of ICI, such as anti-CTLA-4 or anti-PD-1, leading to tumor rejection and improved survival in a mouse model of melanoma. Significant results have also been obtained in breast and colon cancer models. Overall, we show that: i) SK1 targeting in melanomas leads to an increase of the intratumoral CD8 + / Treg ratio, ii) the combination of SK1 inhibition with ICI greatly enhances mice survival, iii) SK1 could be a new predictive biomarker of response to ICI in humans. Altogether, our data identified SK1 as a new checkpoint lipid kinase that could be targeted to improve response to ICI in several cancers.

La polarité cellulaire est une caractéristique commune à tous les organismes. Jusqu’à récemment, il était assumé que la sécrétion de protéines vers des domaines polaires de la cellule végétale se faisait de façon non polarisée, mais ce point de vue a été re-étudié, la sécrétion est polarisée mais la dynamique, les voies de traficempruntées et les mécanismes sont toujours inconnus. Précédemment, mon laboratoire d’accueil a caractérisé un enrichissement en sphingolipides contenant des acides gras à très longues chaines (VLCFAs) au niveau d’un sous-domaine du trans-Golgi Network (TGN) appelé Vésicules de Sécrétions (SVs). Plus précisément, il a été montré que la longueur des acides gras des sphingolipides jouait un rôle critique dans la sécrétion du transporteur d’auxine PIN2 des SVs vers des domaines polaires de la membrane plasmique. Pendant ma thèse, je me suis intéressé à la question suivante : comment les sphingolipides agissent-t-ils au TGN? En identifiant le protéome des SVs, ainsi qu'en utilisant des outils génétiques et pharmacologiques en combinaison avec la visualisation de marqueurs lipidiques, j'ai pu identifier que les sphingolipides agissent sur l’homéostasie des phosphoinositides en mettant en avant un lien fonctionnel entre ces deux classes de lipides au sein de la cellule végétale. En utilisant un set de marqueurs des phosphoinositides (PIPs), j’ai pu montrer que les sphingolipides ciblent principalement le phosphatidyl-inositol-3-phosphate, PI(3)P et le phosphatidylinositol- 4-phosphate, PI(4)P. De plus, mon analyse protéomique a montré que la localisation d'un ensemble de protéines liées aux PIPs était diminuée dans les SVs/TGN immunopurifiées quand la composition des sphingolipides est altérée. Mes résultats nous forcent à revoir notre vision de la dynamique des lipides au niveau des membranes, et suggère l’idée que la dynamique de remodelage de la composition d’une classe de lipide, les phosphoinositides, peut être modulée par une autre classe de lipide, les sphingolipides. / Cell polarity is a defining feature of all organisms. Until very recently, it was thought that delivery of proteins to polar domains of root epidermal cells plasma membrane was non-polar, but this view has been re-examined, the delivery is polar but the dynamics, the paths taken, and the mechanisms are unknown. My host team previously characterised an enrichment of Very-Long-Chain-Fatty-Acids (VLCFAs)-containing sphingolipids at the site of secretory vesicles (SVs) sub-domain of the trans-Golgi Network (TGN). Moreover, the length of sphingolipids acyl-chain was found to play a critical role in secretory sorting of the auxin carrier PIN2 from SVsassociated TGN to apical polar domain of the plasma membrane (PM). During my PhD, I addressed the following question: how sphingolipids act at SVs/TGN? Using proteomics of SVs, genetics and pharmacological tools in combination with visualisation of lipid probes we could identify that sphingolipids act on phosphoinositides (PIPs) homeostasis establishing a new functional link between these two lipids in plant cells. Using a set of multi-affinity fluorescent PIPs probes I could show that sphingolipids target phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P) and phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P). Moreover, my proteomic analyses show that several PIPs-related proteins are downregulated in immuno-purified TGN-associated SVs when the sphingolipid composition is altered pharmacologically. My results force the reassessment of our view of lipid membranes dynamics and highlight the idea that dynamic remodelling of the composition of one lipid class, the phosphoinositides, can be modulated by another lipid class, the sphingolipids.

L’anémie est un symptôme fréquent chez les patients atteints de cancer. La libération de la cytokine pro-inflammatoire TNFα, un inhibiteur connu de l’érythropoïèse, en est l’une des causes. L’érythropoïèse est un processus nécessitant l’arrêt de la prolifération et l’autophagie. Les résultats précédents ont montré que le TNFα inhibe l’expression des marqueurs érythroïdes et module l’expression de facteurs de transcription (FT) hématopoïétiques. Notre objectif est d’étudier l’implication de la voie TNFα/sphingomyélinase (SMase)/céramide dans l’inhibition de l’érythropoïèse en utilisant des cellules souches hématopoïétiques CD34+ induites à se différencier par l’érythropoïétine recombinante (Epo). Par l’utilisation de céramides exogènes, de SMase bactérienne et d’inhibiteurs de SMases, nous montrons l’implication de la voie SMase/céramide dans l’inhibition de l’expression des marqueurs érythroïdes mais également dans l’induction de la différenciation myéloïde avec une augmentation de l’expression du CD11b. Cet effet sur la différenciation est corrélé à la modulation du réseau FT/miR impliquant GATA-1, GATA-2 et PU.1 et les miR-144, 451, 155, 146a et 223. De plus, l’analyse par microscopie électronique à transmission, l’absence de formation de punctae GFP-LC3 et l’accumulation de SQSTM1/p62 montrent que le TNFα et les céramides inhibent l’autophagie induite par l’Epo. L’analyse des protéines impliquées dans la régulation de l’autophagie montre que le TNFα et les céramides activent mTOR. Son implication est confirmée par l’utilisation de rapamycine et l’inhibition de ULK1 et Atg13. De plus, le TNFα et les céramides inhibent l’expression de bécline 1 et de la formation du complexe Atg5-Atg12. Ces résultats démontrent que la voie TNFα/SMase/céramide joue un rôle dans l’homéostasie hématopoïétique par l’inhibition de l’érythropoïèse au profit de la myélopoïèse, en impactant les réseaux de régulation FT/miR et le processus d’autophagie / Anemia is a common symptom in cancer patients. It can be caused by the release of pro-inflammatory cytokines such as TNFα, a known inhibitor of erythropoiesis. Erythropoiesis involves proliferation arrest and autophagy. Our previous studies showed that TNFα inhibits the expression of erythroid markers as well as hematopoietic transcription factors (TF) expression. The aim is to study the involvement of TNFα/sphingomyelinase (SMase)/ceramide pathway in erythropoiesis inhibition using recombinant erythropoietin (Epo)-induced CD34+ hematopoietic stem cells. Using exogenous ceramides, a bacterial SMase and sphingomyelinase inhibitors, we show the involvement of SMase/ceramide pathway in the inhibition of erythroid markers as well as the induction of myeloid differentiation as shown by the increase in CD11b expression. This effect is correlated to the modulation of the TF/miR network involving GATA-1, GATA-2 and PU.1 as well as miR-144, 451, 155, 146a and 223. We show that TNFα and ceramides inhibit Epo-induced autophagy through transmission electron microscopy analysis, the absence of GFP-LC3 punctae formation and SQSTM1/p62 accumulation. Analysis of proteins involved in autophagy regulation showed that TNFα and ceramides activate mTOR, which is confirmed using rapamycin as well as the inhibition of ULK1 and Atg13. Moreover, TNFα and ceramides inhibit Beclin 1 expression and Atg5-Atg12 complex formation. These results demonstrate the role of TNFα/SMase/ceramide pathway in hematopoietic homeostasis through an erythropoiesis-myelopoiesis switch resulting from perturbation of TF/miR network and autophagy

Les sphingolipides (SLs) sont des composants essentiels de la membrane plasmique et des molécules bioactives impliquées dans la régulation de l'apoptose et de la motilité cellulaire induite par les récepteurs de mort (DR). Les altérations du métabolisme sphingolipidique sont fréquentes dans le cancer, incluant le mélanome et le cancer du sein, et semblent contribuer à la progression tumorale. Dans les cellules non cancéreuses, le céramide synthétisé de novo est principalement converti en sphingomyéline (SM) et, dans une moindre mesure, en glucosylcéramide (GlcCer). Notre étude indique que les SM synthases (SMS1 et SMS2) sont peu exprimées dans les biopsies de mélanome humain et une faible expression de SMS1 est associée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de mélanome métastatique. En conséquence, les cellules de mélanome humain ont une faible activité SMS et un contenu plus élevé de GlcCer que de SM. De plus, la restauration de l'homéostasie SM-GlcCer dans les lignées cellulaires de mélanome humain, en exprimant la SMS1 ou en inhibant la GCS, lève la résistance aux ligands pro-apoptotiques des DRs comme CD95L ou TRAIL. Une littérature récente indique que le CD95L pro-apoptotique transmembranaire peut être clivé en un ligand pro-migratoire soluble, le cl-CD95L. La signalisation de motilité des cellules cancéreuses induite par le cl-CD95L reste mal définie. Nous avons identifié la voie de la sphingosine-1-phosphate (S1P) comme une voie sphingolipidique régulée par cl-CD95L. Ainsi, dans les cellules de cancer du sein triple négatif (TNBC), le cl-CD95L induit une augmentation du taux de S1P associée à une augmentation de l'activité de la sphingosine kinase 1 (SK1) et à une diminution de l'activité de la sphingosine-1- phosphate lyase (SPL). L'ensemble de nos résultats souligne le rôle potentiel des SLs dans la régulation des voies de signalisation apoptotique et non-apoptotique activées par les DRs. La reprogrammation du métabolisme des SL pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses à CD95L ou TRAIL et/ou inhiber la migration des cellules cancéreuses induite par cl-CD95L. Ces observations expérimentales pourraient permettre le développement de nouvelles approches pour le traitement du mélanome ou du cancer du sein. / Sphingolipids (SLs) are essential plasma membrane components and bioactive molecules implicated in the regulation of death receptor (DR)-mediated apoptosis and cell motility. SL metabolism alterations are frequent in cancer, including melanoma and breast cancer, and likely to contribute to cancer progression. In non-cancer cells, de novo synthesized ceramide is mainly converted to sphingomyelin (SM) and, to a lesser extent, glucosylceramide (GlcCer). Herein, we provide evidence that both SM synthases 1 (SMS1) and 2 (SMS2) were expressed at low levels in human melanoma biopsies and low SMS1 expression was associated with a worse prognosis for metastatic melanoma patients. Accordingly, human melanoma cell lines exhibited low SMS activity and expressed higher content of GlcCer than SM. Importantly, restoring the SM-GlcCer homeostasis in human melanoma cell lines, either by expressing SMS1 or by inhibiting GCS, overcame melanoma resistance to pro-apoptotic DR ligands such as CD95L or TRAIL. A growing body of evidence indicates that the transmembrane pro-apoptotic CD95L can be cleaved to release a pro-migratory soluble ligand, cl-CD95L. The motility signaling pathway elicited in cancer cells by cl-CD95L remains poorly defined. Here, we identified the S1P pathway as a SL pathway regulated by cl-CD95L. In Triple negative breast cancer (TNBC) cells, cl-CD95L induced an augmentation of S1P level associated with increased sphingosine kinase 1 (SK1) activity and decreased sphingosine-1-phosphate lyase (SPL) activity. Collectively, our results underscore the putative role of SLs in the regulation of DR-mediated apoptotic and nonapoptotic signaling pathways. Reprogramming SL metabolism in cancer can sensitize cancer cells to pro-apoptotic CD95L or TRAIL and/or impair cancer cell migration in response to the pro-migratory cl-CD95L. These findings could enable the development of new approaches for the treatment of melanoma and breast cancer.

Le cancer du poumon atteint une large population partout à travers le monde. En plus d'être un cancer qui se détecte souvent très tard et qui métastase fréquemment, certains cas de cancer du poumon répondent très peu à la chimiothérapie. De fait, le tissu pulmonaire normal possède une résistance intrinsèque basale élevée aux xénobiotiques. Cette résistance intrinsèque du tissu pulmonaire, nous a inspirés grandement lors du choix du thème principal de cette thèse de doctorat : la caractérisation de lignées cellulaires cancéreuses du poumon chimiorésistantes. Bien que de nombreux travaux aient étudié la chimiorésistance dans des lignées cellulaires cancéreuses du poumon déjà chimiorésistantes, nos travaux ont plutôt porté sur la caractérisation de lignées cellulaires cancéreuses du poumon A549 lors du développement de cette chimiorésistance. Les premiers concepts abordés seront le cancer en général puis le cancer du poumon. Suivront les différents concepts de fonctionnement de la chimiothérapie. Par la suite, nous aborderons les cavéolines, une famille de gènes dont les membres ont un effet suppresseur de tumeur et dont l'expression est modulée dans des cellules cancéreuses naïves et chimiorésistantes. Nous décrirons aussi le concept de chimiorésistance, à laquelle plusieurs auteurs réfèrent par phénotype MDR (de l'anglais « Multidrug-resistance »). Nous aborderons ainsi les échangeurs multidrogues de la famille ABC (ATP-Binding Cassette), dont certains membres impliqués dans l'efflux d'agents antinéoplasiques, sont surexprimés dans plusieurs lignées cellulaires cancéreuses chimiorésistantes. Finalement, nous traiterons d'un autre type de changement cellulaire observé dans des cellules chimiorésistantes, soit les modifications lipidiques à la membrane plasmatique. Plusieurs études ont démontré que la quantité de certains types de lipides présents à la membrane plasmatique, par exemple le cholestérol et plusieurs sphingolipides, était modulée dans des cellules cancéreuses chimiorésistantes. De plus, plusieurs de ces lipides sont maintenant considérés comme des seconds messagers cellulaires et reconnus pour leur rôle dans la localisation membranaire de plusieurs molécules de la signalisation cellulaire. Nous avons tenté de faire un lien entre la présence de certains lipides dans nos lignées cellulaires chimiorésistantes et leur phénotype MDR.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cancer du sein est le cancer féminin le plus fréquent et celui qui cause le plus de décès dans le monde. Il existe plusieurs types de cancer du sein qui diffèrent par l’expression des récepteurs aux œstrogènes, à la progestérone et du récepteur HER2. Le cancer du sein dit triple négatif (TNBC) n’exprime aucun de ces récepteurs. Le métabolisme des sphingolipides (SL) est fréquemment altéré dans les cancers du sein et semble participer à la progression tumorale. Tandis que les SL ont été décrits comme modulateurs des réponses immunitaires dans des modèles précliniques de cancer, il n’existe pas à ce jour d’étude chez l’Homme évaluant l’impact des altérations du métabolisme des SL sur le développement tumoral et la réponse immunitaire associée. Dans ce contexte, l’objectif de nos travaux est double. Le premier objectif est de caractériser une signature sphingolipidique dans des biopsies de tumeurs mammaires humaines de divers sous-types histologiques. Une analyse par spectrométrie de masse à haute résolution nous a permis d’identifier dans les TNBC des taux élevés de SL en -C24:0, qui pourraient constituer des biomarqueurs potentiels pour ce type de cancer. Le deuxième objectif est d’établir une signature sphingolipidique associée à la réponse immunitaire dans le cancer du sein. Nous avons analysé les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL) par cytométrie en flux et par immunohistochimie dans nos échantillons tumoraux. Ces analyses nous ont permis de montrer que, dans les TNBC, les taux de C16:0-céramide sont corrélés positivement avec la proportion de TIL CD8+ et négativement avec celle des Treg FoxP3+. Afin d’évaluer l’influence potentielle des SL sur la topologie d’infiltration des lymphocytes (intratumoral versus adjacent), nous avons aussi comparé les taux de SL dans les tumeurs ayant une forte ou une faible proportion de lymphocytes T CD8+ intratumoraux. Nous avons observé notamment des taux élevés de sphingosine-1-phosphate (S1P) dans les tumeurs faiblement infiltrées par les lymphocytes T CD8+ intratumoraux. Nos observations suggèrent que la production de C16:0-céramide soit en faveur d’un recrutement préférentiel des lymphocytes T CD8+ dans les TNBC, tandis que la S1P pourrait être un facteur d’immunoéchappement, impactant négativement sur la topologie des TIL CD8+ dans les tumeurs mammaires. L’ensemble de nos travaux indique que certains SL pourraient constituer des biomarqueurs originaux de TNBC. De plus, la reprogrammation de ce métabolisme pourrait augmenter (i) quantitativement et qualitativement l’infiltration intratumorale des lymphocytes, et (ii) potentiellement l’efficacité des immunothérapies dans le cancer du sein. / Breast cancer, the most common malignancy affecting women, is responsible for the majority of woman death by cancer worldwide. There are three different breast cancer types defined by the expression of oestrogen and progesterone and HER2 receptors. The so-called triple negative breast cancer (TNBC), doesn’t express any of these receptors. Sphingolipid (SL) metabolism is frequently altered in breast cancer, alterations are associated with tumour progression. Although SL can act as immune response modulators in preclinical cancer models, there are, to date, no study assessing the impact of SL metabolism alterations on tumor development and associated immune response in Humans. In this setting, our aim was double. Our first objective was to characterize the SL signature in human mammary tumour biopsies from different pathological subtypes. Using high-resolution mass spectrometry assay, we identified elevated levels of C24:0-SL in TNBC, which could be used as potential biomarkers of this cancer subtype. Our second objective was to identify a SL signature associated with immune responses in breast cancer tissues. Tumour-infiltrating lymphocytes (TIL) were analyzed by flow cytometry and immunohistochemistry. Those analyses showed that, in TNBC, levels of C16:0-ceramide are positively correlated with the proportion CD8+ TIL and negatively correlated with that of FoxP3+ Treg TIL. In order to evaluate the potential influence of SL on the topology of infiltrating lymphocytes (intratumoural versus adjacent), we compared the SL levels in tumors depicting high or low proportions of intratumoral CD8+ T cells. We observed higher levels of sphingosine-1-phosphate (S1P) in low infiltrated intratumoral CD8+ T cells. Our observations suggest that C16:0-ceramide production could favor CD8+ T cell recruitment in TNBC, whereas S1P could act as an immune escape factor, negatively impacting on CD8+ TIL topology in mammary tumours. Our whole work indicates that a set of specific SL could constitute original biomarkers in TNBC. Moreover, reprogramming SL metabolism could improve (i) the infiltration of tumours by lymphocytes, both in terms of quality and quantity, and (ii) possibly, the efficacy of immunotherapy in breast cancer.

Le muscle squelettique fait preuve d'une remarquable plasticité en réponse aux changements physiologiques, comme l'activité physique, et aux situations pathologiques. Il subit notamment une atrophie sévère lors de la cachexie qui accompagne diverses pathologies chroniques comme le cancer, le SIDA, etc. L'atrophie musculaire est aussi une composante de la sarcopénie qui survient lors du vieillissement normal, et se caractérise par un déclin de la force et de la masse musculaire. L'atrophie musculaire, qui entraîne une augmentation de la mortalité et diminue l'efficacité des traitements, constitue donc un problème de santé majeur.La fonte musculaire se caractérise par une altération de l'équilibre entre synthèse et dégradation protéiques dans les fibres adultes. Des taux particulièrement élevés de cytokines circulantes, dont le TNFα, qui affectent l'homéostasie du muscle via différentes voies de signalisation, semblent être à l'origine de l'atrophie. Les mécanismes de la réponse atrophique musculaire à ces taux circulants élevés sont cependant mal définis. Le TNFα a des effets complexes. Il peut activer de multiples voies de signalisation, parmi lesquelles l'induction de la synthèse de sphingolipides, et plus particulièrement de céramides, par la voie de novo et par l'activation des sphingomyélinases. Au niveau musculaire, les céramides sont connus pour leurs effets sur la signalisation de l'insuline, sur l'apoptose et sur la différenciation myogénique. Par contre, leur implication dans le cadre de l'atrophie n'avait jamais été prise en compte. L'objectif de ce travail a été dans un premier temps de démontrer le rôle des céramides dans l'atrophie. Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé la voie de signalisation par laquelle l'augmentation intramusculaire de céramide induite par le TNFα aboutit à une chute de la synthèse protéique, couplée à une augmentation de la protéolyse. Dans ce but, nous avons mis au point des modèles in vitro d'atrophie, impliquant des myotubes traités par des concentrations physiologiques de TNF. Nous avons en parallèle étudié un modèle in vivo de cachexie induite chez la souris par l'implantation d'un adénocarcinome C26. L'analyse des sphingolipides nous a permis de montrer l'augmentation des taux de céramides concomitante à l'atrophie générée in vitro et in vivo. Le rôle des céramides dans l'atrophie a été démontré par l'effet protecteur des inhibiteurs de leur synthèse, dans les modèles in vitro et in vivo. Nous montrons de plus dans un modèle in vitro que les effets atrophiques des céramides sont dus à l'inhibition de la voie de signalisation Phospholipase D/mTOR/Akt. Nos résultats nous ont permis de prouver le rôle des sphingolipides dans le contrôle de l'homéostasie protéique du muscle. La modulation du métabolisme des sphingolipides apparaît donc comme une nouvelle cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de la perte musculaire associée à diverses pathologies.

Les sphingolipides et plus particulièrement les bases à longue chaîne (LCBs) jouent un rôle crucial dans l'induction de la mort cellulaire programmée. Chez les végétaux, la fumonisine B1 (FB1), une mycotoxine produite par le champignon nécrotrophe Fusarium moniliforme, perturbe la voie de biosynthèse des sphingolipides ce qui conduit à l'accumulation des deux LCBs majoritaires chez Arabidopsis thaliana, à savoir la phytosphingosine (PHS) et la dihydrosphingosine (DHS). Néanmoins, la voie de signalisation induite par la FB1 demeure largement inconnue à ce jour. En utilisant A. thaliana, l'équipe a récemment montré qu'en réponse aux LCBs ou à la FB1, les protéines 14-3-3 sont phosphorylées par la protéine kinase dépendante du calcium CPK3, à laquelle elles sont associées de manière constitutive. Cette phosphorylation conduit à la dissociation du complexe CPK3/14-3-3s et au clivage de la protéine kinase qui a été identifiée comme étant un régulateur majeur de cette voie de signalisation. L'objectif de mon travail de thèse s'est inscrit dans la continuité de ces travaux et a consisté, de manière générale, à une meilleure compréhension des processus impliquant la protéine kinase CPK3, notamment sa régulation par les 14-3-3s et son devenir après la dissociation du complexe en réponse aux LCBs. A travers mes travaux de thèse, j'ai pu montrer que CPK3 interagit préférentiellement avec les isoformes de 14-3-3s appartenant au groupe non-epsilon de manière phospho- et calcium-dépendante en condition contrôle. Suite à sa perte d'interaction avec les 14-3-3s, j'ai montré que le domaine variable N-terminal de CPK3 est clivé de manière LCB-dépendante. Ce clivage est à corréler avec l'activation, dépendante de la PHS et de la FB1, de la protéase à cystéine de type papaïne, RD21 (responsive-to-dessication 21). De manière intéressante, alors que la forme pleine longueur de CPK3 est principalement associée aux membranes en condition contrôle, la forme clivée de cette protéine kinase est retrouvée exclusivement au niveau de la fraction soluble. Une approche génétique associée à des analyses phénotypiques indique que RD21 agit en tant que régulateur négatif de la PCD induite par la FB1 chez A. thaliana. / The sphingolipids and more particularly the long chain bases (LCBs) play a crucial role in the induction of programmed cell death. In plants, the mycotoxin fumonisin B1 (FB1) produced by the necrotrophic fungus Fusarium moniliforme disrupts sphingolipid biosynthesis, leading to the accumulation of the two major LCBs in Arabidopsis thaliana, i.e. phytosphingosine (PHS) and dihydrosphingosine (DHS). However, the FB1-induced signaling pathway remains largely unknown. By using A. thaliana as a plant model, the team has recently shown that, upon LCB or FB1 treatment, 14-3-3 proteins are phosphorylated by the calcium-dependent protein kinase, CPK3, with which 14-3-3s are constitutively associated. This phosphorylation event leads to the dissociation of the CPK3/14-3-3 complex and to CPK3 cleavage, which was identified as a crucial regulator of this signaling pathway. In this context, the objectives of my thesis were to get a deep further in the knowledge of this signaling pathway involving the protein kinase CPK3, including its regulation by 14-3-3s and its becoming after complex dissociation in response to LCBs. Thus, I have shown that CPK3 preferentially binds to the non-epsilon 14-3-3 isoforms in a phospho- and calcium-dependent manner in control condition. After the CPK3/14-3-3 complex dissociation, I have demonstrated that the N-terminal variable domain of CPK3 is cleaved in a LCB-dependent manner. This cleavage can be correlated with the PHS/FB1-induced activation of the papain-like cysteine protease, RD21 (responsive-to-dessication 21). Interestingly, while full-length CPK3 is mainly associated to membranes in control condition, its FB1-induced cleaved form becomes soluble. A genetic approach associated to phenotype analyses indicates that RD21 acts as a negative regulator of FB1-induced cell death in A. thaliana.