Les lysosomes sont importants pour la survie et la fonction des cellules du système nerveux central et en particulier des neurones. Le mécanisme de la reformation des lysosomes est crucial pour maintenir une quantité adéquate de lysosomes fonctionnels dans les cellules. La spatacsine, qui joue un rôle dans le ce mécanisme est impliquée dans la paraplégie spastique de type SPG11 ; une maladie caractérisée par des troubles moteurs et cognitifs sévères. L’utilisation de modèles cellulaires de cette pathologie permet d’étudier les mécanismes physiopathologiques à l’origine d’altérations de la reformation des lysosomes. J’ai montré que la perte de fonction de la spatacsine est responsable de l’accumulation de lipides dans les lysosomes. Ces accumulations sont constituées de gangliosides et de cholestérol et sont présentes dans les autolysosomes perturbant leur recyclage en lysosomes, notamment en empêchant le recrutement de protéines impliquées dans le mécanisme. Les accumulations de gangliosides rendent les neurones à l’exposition au glutamate ce qui suggère que ces altérations pourraient avoir un rôle dans la neurodégénérescence. J’ai aussi montré que l’absence de spatacsine provoque une dérégulation de l’import de Ca2+ extracellulaire par le « store-operated calcium entry » ce qui conduit à altération de l’homéostasie calcique. L’inhibition de l’import de calcium par le SOCE permet de réduire les accumulations de lipides et de rétablir partiellement le recyclage des lysosomes. Ainsi, l’absence de spatacsine induit une altération de l’homéostasie calcique qui participe à l’accumulation de lipides dans le système lysosomal ce qui est délétère pour la survie des neurones. / Lysosomal dysfunctions are involved in a large number of neurodegenerative diseases highlightingthe crucial function of lysosomes in neuron survival and function. The mechanism of lysosomereformation from autolysosomes allow cells to maintain the ool of functional lysosomes.Disruptions of this rocess are involved in athologies affecting the central nervous system. Inparticular, spatacsin that lays a role in lysosome recycling is implicated in hereditary spasticparaplegia type SPG11, a severe disease characterized by motors and cognitive alterations. Thispathology is caused by loss of function mutations in SPG11, encoding spatacsin. The study ofSPG11 cellular models gives the opportunity to decipher the hysiopathological mechanismsunderlying lysosomal reformation disruptions.During my thesis, I showed that loss of spatacsin function induces lipid accumulation in lysosomesand articularly in autolysosomes both in fibroblasts and neurons from Spg11-/- mice. Gangliosidesand cholesterol are among lipids that accumulate in autolysosomes impairing lysosomal membranerecycling by disrupting the recruitment of keys roteins. Neurons with ganglioside accumulationsare more sensitive to glutamate induced neuronal death, suggesting that these accumulations areinvolved in neurodegeneration. These results could be of great importance since accumulations ofgangliosides in lysosomes arise in many diseases.I also showed that loss of spatacsin disrupts extracellular calcium import by the store-operatedcalcium entry (SOCE) leading to an increase in cytosolic calcium levels. Lysosomal calcium contentis also increased in Spg11-/- cells and calcium release from lysosome by TRPML1 is reduced.Inhibiting SOCE and stimulating lysosomal calcium release by TRPML1 reduced lipidsaccumulations in lysosomes and artially restored lysosome reformation.Our data suggest that absence of spatacsin is responsible for a disruption of calcium homeostasisthat contributes to lipid accumulation in autolysosomes, disturbing reformation of lysosomes fromautolysosomes. Inhibiting gangliosides synthesis could be used as a therapeutic strategy. However,understanding how loss of function of spatacsin alters these cellular athways will allow thedevelopment of targeted therapeutic approaches.

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Les polynucléaires neutrophiles représentent 50-70% des leucocytes sanguins et possèdent un rôle majeur dans la défense de l’organisme contre les pathogènes. Le Ca2+ est un second messager qui joue un rôle primordial dans le chimiotactisme, la phagocytose, la dégranulation et la production de formes réactives de l’oxygène (FRO) afin de neutraliser l’agent pathogène. Dans ces cellules, l’influx calcique de type SOCE est essentiel pour l'homéostasie calcique. Il est peu étudié en raison du manque d’outils pharmacologiques spécifiques d’où l’importance dans un premier temps de chercher de nouvelles molécules. Les cellules T Jurkat dont le SOCE est largement caractérisé servent de modèle pour la caractérisation initiale de ces molécules. Le 2-APB est parmi les molécules les plus largement utilisées dans la caractérisation du SOCE en raison de sa double activité sur le SOCE avec une potentialisation à [1-10 μM] et une inhibition à [> 20 μM]. En revanche, ce produit manque de spécificité et agit sur d’autres cibles cellulaires comme les récepteurs à l’inositol (1,4,5)-trisphosphate (InsP3Rs). La 1ère étape est de sélectionner à partir d’analogues commerciaux du 2-APB (Methoxy-APB, Dimethoxy-APB, Cyclic-APB, Benzothienyl-APB, Thienyl-APB et MDEB), des composés plus spécifiques et également plus efficaces que la molécule mère. Deux molécules se sont distinguées : le MDEB comme uniquement potentialisant du SOCE et le Benzothienyl-APB comme un puissant inhibiteur. En revanche, tous les analogues du 2-APB inhibent les InsP3Rs à l’exception du MDEB qui semble plus spécifique du SOCE. L’effet du MDEB sur le courant calcique, ICRAC, a été étudié grâce à la technique du patch-clamp. Il augmente d’environ 4 fois l’amplitude de ICRAC par rapport à celle enregistrée dans les cellules contrôle. Par ailleurs, le MDEB ralentie l’inactivation rapide de ICRAC due au Ca2+. Sur le plan physiologique, le MDEB à des concentrations croissantes inhibe la synthèse de l’IL-2 dans les cellules Jurkat stimulées et ceci malgré son effet potentialisant du SOCE. Cette activité est liée à son effet pro-apoptotique dans les cellules Jurkat stimulées. Le MDEB et le Benzothienyl-APB caractérisés dans la 1ère partie nous ont servi d’outils potentiels afin d’étudier le SOCE des cellules PLB-985 différenciées en cellules proches de neutrophiles. Le SOCE a été induit soit par un traitement des cellules avec la thapsigargine (Tg) soit de manière physiologique avec les peptides fMLF et le WKYMVm deux chimioattractants, ligands des récepteurs aux peptides formylés FPR et FPRL1 respectivement. En plus, le SOCE induit par la Tg est modulable par le 2-APB, potentialisé par le MDEB et inhibé par le Benzothienyl-APB. La phagocytose des levures par les cellules PLB-985 différenciées ainsi que la production de FRO intraphagosomales ont été inhibées par le MDEB et le Benzothienyl-APB. Les FRO extracellulaires ont été également inhibées par Benzothienyl-APB en revanche à cause de la forte interférence du MDEB avec la technique de mesure nous n’avons pas pu étudier ses activités. En conclusion, le MDEB et le Benzothienyl-APB sont de nouveaux outils pharmacologiques potentialisant ou inhibant le SOCE des leucocytes, qui nous permettront dans l’avenir une meilleure compréhension de l'entrée calcique et ses rôles dans ces cellules. / Neutrophils represent 50-70% of human blood leukocytes; their role is to protect the body against pathogens. Calcium is a second messenger which plays an important role in chemotaxis, phagocytosis, degranulation and the production of reactive oxygen species (ROS) in order to eliminate microbes. In neutrophils, the mechanism of store-operated calcium entry (SOCE) is essential for calcium homeostasis. However, neutrophil SOCE is not well understood because of the lack of specific pharmacological tools. It is necessary to first identify and characterize new molecules using a model of Jurkat T cells in which SOCE was the best characterized. 2-APB is the most widely used molecule in SOCE characterization due to its dual activity with a potentiation at lower concentrations [1-10 μM] and an inhibition at higher concentrations [> 20 μM]. However, this molecule lacks specificity because it acts on other cellular targets such as inositol (1,4,5)-trisphosphate receptors (InsP3Rs). The first step is to select from a library of 8 commercial 2-APB analogues (Methoxy-APB, Dimethoxy-APB, Cyclic-APB, Benzothienyl-APB, Thienyl-APB and MDEB) those that are more specific and also more efficient molecules than 2-APB. Two interesting molecules were identified, MDEB as the only SOCE potentiating product currently known and the Benzothienyl-APB, which is a strong inhibitor. Like 2-APB, all these analogues inhibit InsP3Rs except MDEB, which seems to be more specific. The effect of MDEB on the calcium current, ICRAC, was also studied using the patch-clamp technique. MDEB increases ~4 times the ICRAC amplitude in comparison with control. Otherwise, MDEB slows down the fast Ca2 +-dependent inactivation of ICRAC. Functionally, MDEB at increasing concentrations inhibits IL-2 synthesis in stimulated Jurkat T cells despite its potentiating activity on SOCE. The inhibition is due to MDEB induced apoptosis in stimulated Jurkat T cells. MDEB and Benzothienyl-APB were then used as tools to study SOCE in a neutrophil-like cell model, the differentiated PLB-985 cells. SOCE was induced either by treatment of cells with thapsigargin (Tg) or physiologically with the chemotactic peptides fMLF and WKYMVm, ligands of formyl peptide receptors FPR and FPRL1 respectively. In addition, Tg-induced SOCE was modulated by 2-APB, potentiated by MDEB and inhibited by Benzothienyl-APB. The consequences of these analogues on neutrophil functions were also studied. Phagocytosis of yeasts by PLB-985 cells and intraphagosomal ROS production were inhibited by MDEB and Benzothienyl-APB. Furthermore, extracellular ROS were also inhibited by Benzothienyl-APB. However, because of the high interference of MDEB with our techniques, its activities could not be studied. In conclusion, MDEB and Benzothienyl-APB are new analogues of 2-APB potentiating and inhibiting SOCE, which allow us in the future a better understanding of leukocyte SOCE and its cellular roles.