P53 est un facteur de transcription qui se décline, chez l’homme, la souris ou la drosophile, en plusieurs isoformes. Chez la drosophile deux isoformes ont été caractérisées : la forme canonique Dp53 ; et une forme tronquée, D∆Np53, dont le domaine de transactivation est incomplet. Une des questions encore peu étudiée, concerne les mécanismes par lesquels p53 régule une grande variété de réponses cellulaires lors d’un stress. Pour répondre à cette question, nous avons étudié le rôle des isoformes de p53 dans la régulation de deux mécanismes antagoniste en lien avec la maladie de Parkinson (MP) : l’autophagie et l’apoptose en réponse à un stress délétère et un stress hormétique du système nerveux. Nous avons montré que les drosophiles portant une mutation nulle de p53 sont plus sensibles aux effets du paraquat (fort stress oxydant, modèle chimique de la maladie de Parkinson). En absence de p53, ce stress cause une forte inhibition de l’initiation et du flux de l’autophagie accompagné d’une augmentation des niveaux de caspases et de la mortalité. L’augmentation de la mortalité et des niveaux de caspases est similaire chez des mutants de l’autophagie pour lesquels le flux d’autophagie est constitutivement altéré. D’autre part, nous avons montré que les deux isoformes de p53 (Dp53 et D∆Np53) régulent différemment l’apoptose et l’autophagie dans les neurones photorécepteurs de drosophile : l’isoforme Dp53 présente un flux autophagique fonctionnel retardant la neurodégénérescence, tandis que, l’isoforme D∆Np53 inhibe le flux d’autophagie via l’activation des caspases Dcp1, Drice et Dronc. Enfin, nous avons établi un lien entre p53 et le stress du réticulum endoplasmique (RE). Dans un premier temps nous avons montré qu’un stress modéré du RE (pré-conditionnement) a un effet protecteur dépendant de l’activation de l’autophagie dans différents modèles de la MD. Ensuite, nous avons montré que les trois banches de la réponse au stress du RE (IRE1, Atf6 et PERK) sont impliquées dans cet effet protecteur. Enfin, nous avons montré que les drosophiles mutantes pour p53 perdent l’effet protecteur du pré-conditionnement. L’ensemble de nos résultats apporte de nouveaux éléments sur l’aspect multifonctionnel de p53 en réponse à un stress dans le système nerveux. Via ses multiples isoformes, p53 peut activer deux réponses antagonistes : l’autophagie et l’apoptose, permettant aux cellules une réponse flexible face à une situation de stress. La régulation de l’autophagie par p53 est protectrice et apparait comme étant une fonction ancestrale de p53. / P53 is a tumor suppressor gene, which has been showed to regulate several cellular pathways. Upon stress, p53 triggers multiple cellular pathways including DNA repair system, cell cycle arrest, apoptosis and autophagy. Thus, p53 is involved in both cellular protection and death pathways. One of the major questions is to understand how a single protein can promote so many different pathways. Here I address the putative role of p53 isoforms in the regulation of autophagy and apoptosis and their role in neuron survival in the context of Parkinson’s disease (PD). We show that p53 mutants are more susceptible to paraquat toxicity (chemical model of PD), indicating a protective role for p53. We also found that Atg8 mutant, which display an impaired autophagy, behave similarly to p53 upon paraquat treatment. In addition, we show that p53 is required for the activation of autophagy with a functional autophagy flux upon paraquat treatment and that lack of p53 or Atg8 results in an accumulation of activated caspases after paraquat treatment. Moreover, we found that autophagy and apoptosis were differentially regulated by different p53 isoforms. The Dp53 (p53B) isoform induced protective autophagy, whereas the D∆Np53 (p53A) isoform inhibited autophagy by activating the caspases Dronc, Drice and Dcp-1 in differentiated neurons. Our results demonstrate that a combination of the differential use of p53 isoforms and the antagonism between apoptosis and autophagy favors the generation of an appropriate p53 biological response to stress. In addition, we have defined in vitro and in vivo experimental conditions in which the activation of the Unfolded Protein Response (UPR) does not induce cell or organism lethality but rather promotes an adaptive response that protects from apoptotic stimuli. We show that this mild activation, known as ER-preconditioning is protective in several models of PD in an autophagy-dependent fashion. We showed that the three branches of the UPR are involved in the protective effect induced by ER-preconditioning. We then demonstrated that p53 is necessary to mediate the protection by ER-preconditioning suggesting that p53 may be a key factor in the integration of stress responses. Together our results reveal new aspects of the multi-functionality of p53. Activation of the antagonist pathways: autophagy and apoptosis by p53 isoforms, leads to flexible and adaptive response to stress. In addition, our results suggest that the regulation of autophagy by p53 is a ancestral protective function of p53.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) se caractérisent par une inflammation sévère de l'intestin grêle et du côlon et comprennent la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH). Les MICI sont des maladies complexes faisant intervenir des facteurs génétiques : certains senseurs bactériens, l'autophagie et le stress du réticulum endoplasmique. Un défaut de barrière de l'épithélium digestif est également fortement impliqué dans la physiopathologie du processus inflammatoire. La fonction barrière de l'épithélium digestif est assurée par plusieurs types cellulaires, synthétisant entre autres, des peptides antimicrobiens (PAM) et des mucines. Dans les MICI, une augmentation de la perméabilité intestinale et une perte de muco-sécrétion ont été décrites. Les protéases jouent un rôle fondamental dans la digestion du bol alimentaire mais également dans le maintien de l'homéostasie intestinale en activant ou dégradant divers motifs moléculaires, ou in induisant des signaux spécifiques aux cellules par l'activation de quatre récepteurs : les PARs (Protease-Activated Receptor). Dans les MICI, un excès d'activité protéolytique de type trypsine est observé. L'origine de cette activité est théoriquement attribuée aux cellules immunitaires, à une surproduction pancréatique ou au microbiote, mais les cellules épithéliales intestinales semblent également être une source majeure de protéases. L'objectif de mon projet de thèse visait à étudier l'impact des principales voies impliquées dans les MICI sur l'homéostasie des protéases épithéliales et le rôle de celles-ci dans la déstabilisation de la fonction de barrière. Nos résultats ont confirmé un excès de protéases à sérine dans les cellules épithéliales de patients atteint de MC ou de RCH. In vitro, sur des monocouches de cellules Caco-2, l'induction de l'autophagie diminuait la libération apicale de protéase de type trypsine, alors que le senseur bactériens NOD2 n'avait aucun effet. A l'inverse, une stimulation du Stress du réticulum endoplasmique (SRE) par la Thapsigargin, induisait une libération accrue de protéases actives de type trypsine au pôle apical des cellules. [...] / Crohn's disease (CD) and Ulcerative colitis (UC) are two forms of Inflammatory Bowel Disease (IBD), a chronic inflammatory pathology affecting the digestive tract. Patients suffer from relapsing flares, diarrhea, abdominal pain and bleeding. Although the molecular mechanisms of IBD are poorly understood, recent data suggest that IBD occurs in genetically predisposed individuals developing an abnormal immune response to intestinal microbes after, being exposed to specific environmental triggers. Genetic studies have reported more than 170 polymorphisms susceptible to be involved in IBD pathogenesis. The strongest associations have highlighted three main pathways altered in IBD including bacterial sensing (NOD2, CD), autophagy (ATG16L1 and IRGM, CD) and endoplasmic reticulum stress (ER-Stress) (XBP1, UC). The role of intestinal barrier function is also strongly implicated in IBD pathogenesis, and is modulated by factors present in the lumen derived from microbiota, food or at a molecular level, by factors such as proteases. In IBD pathophysiology, the inflammatory process is characterized by impaired intestinal biology including disruption of tight junctions and leaky gut, decreased amount of Paneth and Goblet cells, and translocation of luminal antigens triggering inflammation. Previous studies have demonstrated an increased level of active serine proteases in the stools and tissues of IBD patients, supposing that proteases originate from infiltrated immune cells, pancreatic secretion or microbiota. However, our team has reported that intestinal epithelial cells are a major source of serine proteases, in particular trypsin-like enzymes, are released by a stressed epithelium in pathogenic context such as irritable bowel syndrome. In this project, we aimed at better understanding whether the three main pathways involved in IBD (Nod2, autophagy, ER-stress) could be linked to an epithelial release of trypsin and reciprocally, if epithelial trypsin is able to induce or modulate these three IBD pathways. We confirmed that trypsin-like activity was significantly higher in biopsies from UC and CD patients compared to healthy controls. In Caco-2 monolayers cultured in transwells, secreted trypsin-like proteolytic activity remained stable upon NOD2 stimulation but decreased under autophagy induction. Thapsigargin (Tg) stimulation a well-known ER-stress inducer, enhanced the apical release of trypsin-like activity in Caco2 cells. [...]

Le tissue adipeux (TA) est un organe complexe specialisé dans le stockage et la libération d'énergie sous forme de lipides. Cet organe adipeux est essentiel pour le maintien de l'homéostasie énergétique. Les adipocytes sont les cellules prototypiques du TA. Elles se forment durant la différenciation de précurseurs, un processus appelé adipogenèse. L'adipogenèse est intimement associée à la synthèse des acides gras et de triglycérides lors de la lipogenèse. Néanmoins, divers facteurs peuvent perturber l'adipogénèse et la lipogenèse, contribuant au dysfonctionnement du TA et au développement des maladies métaboliques. Le but de cette thèse a été d'étudier la lipogenèse dans le contexte du stress du réticulum endoplasmiques (SRE), de la restriction calorique et du vieillissement. Dans le projet A, nous avons montré que l'exposition d'adipocytes à un SRE aigu inhibe l'expression des gènes liés à la lipogenèse et empêche l'incorporation du glucose dans les lipides. En plus, l'exposition des préadipocytes à un SRE chronique, détériore à la fois la lipogenèse et l'adipogenèse. Par contre, pour les adipocytes, un SRE chronique mais modéré n'a pas d'effet évident sur la lipogenèse. Ces effets du SRE pourraient contribuer à la détérioration de la fonction de TA vue dans l'obésité. La capacité du TA à stocker des lipides diminue avec l'âge, probablement à cause de l'accumulation de cellules sénescentes ou un SRE plus élevé. Dans le projet B, nous avons étudié la capacité lipogénique du TA humain en relation à la sénescence et aux marqueurs du SRE au sein d'une cohorte de femmes obèses jeunes ou âgées. Tandis que l'expression des principaux marqueurs de la sénescence était augmentée dans le TA des femmes âgées, l'expression génique des enzymes de lipogenèse et des chaperonnes était diminuée dans le TA des personnes âgées. Ces résultats étaient partiellement retrouvés dans les adipocytes différenciés in vitro des mêmes individus ce qui suggère une moins bonne capacité à faire face au SRE lors du vieillissement. Le régime à très basses calories (VLCD) est souvent prescrit en première intention pour une rapide perte de poids. L'amélioration de la sensibilité à l'insuline se voit dès 2 jours de VLCD. Néanmoins, on ne sait quasiment rien des modifications métaboliques du TA survenant durant les premiers jours. Dans le projet C, nous avons donc comparé les réponses métaboliques et inflammatoires du TA sous-cutané précocément (2 jours) et plus tardivement (28 jours) lors d'un VLCD. A 2 jours de régime, l'expression des gènes lipolytiques était augmentée, alors que l'expression des gènes lipogéniques était diminuées. Les marqueurs d'inflammation n'étaient pas changés dans le TA. Néanmoins, les changements d'expression dans le TA lors de la phase précoce du régime ne pouvait pas expliquer l'effet de ce régime court à l'amélioration de la sensibilité à l'insuline. Dans la phase tardive, l'expression des gènes impliqués dans la lipogenèse et la ß-oxydation était largement réduite, tandis que l'expression des marqueurs inflammatoires était augmentée. Nous avons donc montré que les réponses métaboliques et inflammatoires du TA sous-cutané à 2 jours et 28 jours de VLCD sont différentes. Dans le projet D, nous avons comparé et défini les effets de la restriction calorique modérée sur la physiologie des préadipocytes et des adipocytes différenciés in vitro chez des jeunes obèses ou des personnes âgées obèses. De façon surprenante, on n'a observé aucun effet de l'intervention sur le métabolisme des préadipocytes dans les deux groupes. Par contre, un effet bénéfique de l'intervention sur le métabolisme adipocytaire n'a été observé que chez les personnes âgées. Nos données montrent donc qu'une restriction calorique modérée peut avoir un effet positif sur le métabolisme adipocytaire des séniors. Pour conclure, cette thèse montre que la lipogenèse dans le TA humain peut être inhibée par le SRE, la restriction calorique sévère et le vieillissement. / Adipose tissue (AT) is a complex organ specialised in safe storage and release of energy as lipids. The adipose organ is therefore essential for the maintenance of energy homeostasis. The prototypical cells of AT are adipocytes, emerging from the precursors in a process called adipogenesis. Adipogenesis itself is tightly connected with lipogenesis, i.e. with the synthesis of fatty acids and triglycerides. Various stimuli can disturb adipocyte differentiation and lipogenesis and thus contribute to AT dysfunction and development of associated metabolic diseases. This thesis was focused on the investigation of lipogenesis in the context of endoplasmic reticulum stress (ERS), calorie restriction and aging. In Project A, we showed that exposition of adipocytes to high acute ERS inhibits expression of lipogenic genes and glucose incorporation into lipids. Moreover, chronic exposure of preadipocytes to ERS impaired both, lipogenesis and adipogenesis. On the other hand, chronic low ERS had no apparent effect on lipogenesis in adipocytes. These effects of ERS could therefore contribute to the worsening of AT function seen in obesity. The capacity of AT to store lipids decreases in aging, possibly due to the accumulation of senescence cells or higher ERS. In Project B, we investigated lipogenic capacity of human AT in relation to senescence and markers of ERS. AT and adipose cells from young and elderly women were investigated. While mRNA expression of major senescent markers was increased in AT from the elderly compared to young individuals, mRNA expression of lipogenic enzymes and chaperones was decreased in AT from elderly individuals. These results were also partly observed in vitro in differentiated adipocytes from AT of the same individuals suggesting the reduced capability to cope with ERS in aging. Very-low calorie diet (VLCD) is first line lifestyle intervention to achieve rapid weight loss. The improvement of whole body insulin sensitivity can be seen as soon as after 2 days of VLCD. However, little is known about AT metabolic changes in those early days. Thus, in Project C, we compared metabolic and inflammation-related characteristics of subcutaneous AT in the early (2 days) and later (28 days) phase of a VLCD. In the early phase of VLCD, the expression of lipolytic genes was increased, whereas the expression of lipogenic genes was suppressed. The inflammatory markers remained unchanged in AT. The changes in AT gene expression in the early phase of VLCD could not explain the effect of short calorie restriction on the improvement of insulin sensitivity. At the later phase, expression of genes involved in lipogenesis and ß-oxidation was markedly suppressed, whereas the expression of inflammatory markers was increased. Thus, we found that the early and later phases of VLCD differ with respect to metabolic and inflammatory responses in subcutaneous AT. In Project D, we compared and defined the effects of moderate calorie restriction on preadipocytes and in vitro differentiated adipocytes in two groups of obese men: juniors and seniors. We did not observe any effect of the intervention on metabolism of preadipocytes in either group. However, we observed an intervention-driven improvement in adipocyte metabolism selectively in the group of seniors. Therefore, our data suggest that moderate calorie restriction could initiate positive changes in metabolism of adipocytes in seniors. In conclusion, this thesis brought several pieces of evidence that lipogenesis in human AT can be inhibited by ER stress, severe caloric restriction and aging.

La fibrose hépatique est la conséquence de toutes les maladies chroniques du foie et se caractérise par un dépôt excessif de matrice extracellulaire synthétisée par les myofibroblastes. Les myofibroblastes portaux (MFP), l'une des sous populations de myofibroblastes, jouent un rôle majeur dans la progression de la fibrose et sont pro-angiogéniques. Des études ont montré un rôle important du stress du réticulum endoplasmique (RE) dans la fibrose du foie. Nos objectifs étaient de déterminer si un stress du RE survient dans les MFP lors de la fibrose et affecte les fonctions de ces cellules, et d'étudier l'effet du TUDCA, une molécule chaperonne utilisée en clinique dans les maladies biliaires, sur le stress du RE. Le phénotype de MFP activés in vivo, isolés à partir de foie de rats fibreux après cholestase, a été comparé à celui de MFP contrôles que nous avons préalablement bien caractérisés. Nos résultats montrent que les MFP activés in vivo subissent un stress du RE se traduisant par l'activation de la voie PERK. Ce stress du RE n'a pas d'effet sur la différenciation myofibroblastique, diminue les capacités de prolifération et de migration des MFP mais augmente leur pouvoir angiogénique. En revanche, le TUDCA n'a aucun effet sur les paramètres étudiés. Les MFP subissent donc un stress du RE lors de leur activation myofibroblastique qui stimule leur propriété pro-angiogénique et pourrait ainsi favoriser la progression de la fibrose. Cependant le stress du RE inhibe également leurs fonctions de prolifération et de migration ce qui pourrait induire une boucle de contrôle négative limitant leur expansion. / Hepatic fibrosis is the consequence of all chronic liver diseases and is characterized by an abnormal extra cellular matrix deposition by myofibroblasts. Portal myofibroblasts (PMF), a subpopulation of hepatic myofibroblasts, play a major role in fibrosis progression and angiogenesis. Accumulating evidences indicate an important role of endoplasmic reticulum (ER) stress in hepatic fibrosis. The aims of this study were to determine whether an ER stress occured in PMF during fibrosis and affected the functions of these cells, and to study the effect of the molecular chaperone TUDCA used in biliary diseases, on ER stress. The phenotype of in vivo activated-PMF obtained from rat fibrotic liver after cholestasis was compared with the phenotype of control PMF that we previously characterized. Our results showed that in vivo activated-PMF underwent ER stress with PERK pathway activation. This ER stress had no effect on myofibroblastic differentiation but reduced PMF proliferation and migration and increased PMF angiogenesis capacity. TUDCA had no effect on these parameters. In conclusion, PMF display ER stress during their activation. ER stress stimulates their pro-angiogenic proprieties and thereby may promote fibrosis progression. However, ER stress also inhibits their proliferation and migration functions, and thereby could provide a negative control loop to restrict their expansion.

Le développement de l'intolérance au glucose et du diabète de type 2 (DT2) est associé à l'augmentation d'apparition des acides gras non-estérifiés (AGNE) en circulation et à la réduction du stockage des acides gras alimentaires dans les tissus adipeux blancs. Ceci mène à une augmentation des flux lipidiques vers les tissus maigres, conduisant à l'accumulation de métabolites toxiques tels que les glycérolipides, les céramides et les acylcarnitines, qui peuvent induire l'insulino-résistance. D'autre part, le stress du réticulum endoplasmique (RE) est induit suite à une surexposition aux AGNE ainsi qu'une lipogenèse de novo trop active. Cet ouvrage a pour objectif d'étudier les effets d'un traitement au 4phénylbutyrate (4-PBA), un chaperon chimique connu pour augmenter la fonction du RE et prévenir l'induction du stress du RE, sur la sensibilité à l'insuline, la régulation des flux d'AGNE ainsi que leur métabolisme tissulaire. L'hyperinsulinémie, la résistance à l'insuline, l'hypertriglycéridémie et la stéatose hépatique présentes chez les rats sous diète riche en gras et en fructose (high-fat, high-fructose) associé à l'injection d'une petite dose de streptozotocin (rats HFHFS) ne sont pas renversées par le 4-PBA, même si ce traitement réduit la glycémie à jeun tant chez les rats contrôles que les rats diabétiques. Le 4-PBA accélère à la fois l'apparition systémique et la clairance des AGNE. De plus, il normalise l'augmentation du captage fractionnel et le métabolisme non-oxydatif des AGNE par le muscle squelettique. Le 4-PBA augmente l'oxydation hépatique des AGNE et conduit à une augmentation de l'expression génique de Srebpf1 . Les animaux traités présentent une augmentation du captage fractionnel des AGNE par les tissus adipeux sous-cutanés (TASC) malgré que la taille adipocytaire de ce dépôt soit plus importante que celle des animaux contrôles. In vitro, le traitement avec des chaperons chimiques augmente la fonction du RE et inhibe la différenciation des précurseurs adipocytaires. D'autre part, le traitement au 4PBA, mais pas à l'acide tauro-ursodeoxycholique (TUDCA), stimule le captage des acides gras par les adipocytes matures.En dépit de l'amélioration de la glycémie à jeun, le 4-PBA conduit à une augmentation de la lipogenèse hépatique, à l'augmentation des flux systémiques d'AGNE et au remodelage hypertrophique du TASC et n'améliore pas la sensibilité à l'insuline systémique dans un modèle nutritionnel de DT2.

Plusieurs arguments de la littérature suggèrent l’importance de l’alimentation dans le développement tumoral et l’efficacité des traitements anti-cancereux. Dans différents modèles animaux, la restriction calorique (CR) supprime la prolifération des cellules tumorales et les sensibilise aux thérapies ciblées. Par conséquent, des approches non-pharmacologiques comme la restriction calorique ont un intérêt grandissant en clinique. Considérant l’addiction des cellules tumorales aux nutriments, nous nous sommes demandé quels macronutriments pouvaient avoir des propriétés anticancéreuses. A partir d’un modèle murin de lymphomes B (modèle transgénique Eµ-Myc) nous avons testé l’impact de deux régimes alimentaires : l’un pauvre en glucides (Low CHO, 25% de réduction en glucides) et l’autre pauvre en protéines (Low PROT, 25% de réduction en protéines). Des souris syngéniques C57BL/6 ont été injectées par voie intraveineuse avec des cellules primaires Eμ-Myc. Malgré un apport alimentaire équivalent entre les groupes, nous avons observé que le régime pauvre en protéines augmente la survie globale des souris C57BL/6 développant un lymphome B Eµ-Myc. De manière intéressante, nous avons démontré que cet effet pro-survie est dépendant du système immunitaire. En effet, la déplétion des cellules T CD8+ ou l’utilisation d’un modèle murin immunodéficient NSG (NOD-SCID il2rγ), empêche l’effet bénéfique du régime pauvre en protéines sur le développement tumoral. Nous avons reproduit et étendu nos observations en utilisant des lignées modèles de cancéreuses colorectaux (CT26) et de mélanome (B16) injectée dans des souris syngéniques, immunocompétente. Les cellules tumorales étant fortement dépendantes des nutriments, nous avons émis l’hypothèse qu’un régime pauvre en protéines pourrait induire un stress du réticulum endoplasmique (RE) dans ces dernières. En effet, nous avons observé une augmentation des protéines impliquées dans la signalisation du RE : CHOP et sXBP1. Par conséquent, nous avons traité les souris nourries en régime pauvre en protéines avec deux inhibiteurs du stress du RE : TUDCA, inhibiteur générique et MKC4485 qui cible l’activité ribonucléase d’IRE1. Dans les deux cas, ces inhibiteurs ont bloqué l’effet du régime faible en protéines sur le développement tumoral et l’infiltration des T CD8+ au sein de la tumeur. Pour s’affranchir, des potentiels effets secondaires des inhibiteurs chimiques, nous avons invalidé IRE1 dans la lignée CT26 et nous avons obtenus des résultats similaires, démontrant que la voie IRE1 dans les cellules tumorales est une voie centrale dans la réponse immunitaire anticancéreuse induite par un régime pauvre en protéines. En outre, nous avons découvert que l’activation de RIG-I est un événement en aval de l’activation d’IRE1 et que, par analyse bio-informatique nous avons pu corréler une signature IRE1 à une infiltration immunitaire élevée et à une immunogénicité accrue du cancer chez les patients atteints de mélanome, glioblastome et cancer colorectal. De ce fait, nous avons démontré que la réponse du système immunitaire induite par un régime pauvre en protéines est une conséquence de l’activation accrue de IRE1 dans les cellules cancéreuses. / Several arguments from the literature suggested the importance of diets in cancer development and in the efficacy of anti-cancer therapies. Calorie restriction (CR) suppresses cancer growth in various animal models and sensitizes tumor cells to targeted therapies (Meynet & Ricci, 2014). Thus, non-pharmacologic approaches such as CR have a growing interest in the clinic. Considering the nutrient addiction of cancer cells, we wondered which specific macronutrients contribute the most to anti-cancer effects. Therefore, we tested the reduction in specific macronutrient without decrease in general calorie intake on tumor development. We used two diets: reduced in carbohydrates (Low CHO, -25% carbohydrates) and diet reduced in protein (Low PROT, -25% proteins) on the Eµ-Myc transgenic mouse model of B-cell lymphoma. Syngeneic C57BL/6 mice were intravenously injected with primary Eμ-Myc cells. We observed that low PROT-diet, in spite of equal calorie intake among the groups, resulted in increase of the overall survival of Eµ-Myc-bearing C57BL/6 mice. Very importantly, we established that this pro-survival effect is immune system-dependent as both depletion of CD8+ T cells and use of immunodeficient NSG (NOD-SCID il2rγ) mouse model prevented the beneficial effect of the low PROT-diet on the tumor development. We reproduced and further extended our observations using subcutaneous injection of CT26 colorectal cancer cells in syngeneic immunocompetent BALB/c mice and B16 melanoma in C57BL/6 mice. As tumor cells are highly dependent on nutrients, we speculated that low PROT diet could induce ER stress in tumor cells. Indeed, we observed increase in proteins implicated in ER stress signaling – CHOP and sXBP1. Therefore, we treated low PROT-diet fed mice with two ER stress inhibitors, the general inhibitor TUDCA or MKC4485, which targets IRE1 RNAse activity. In both cases, inhibitors significantly prevented the effect of the Low PROT-diet on tumor development and on intratumoral number of CD8+ T cells. To eliminate any side effects of chemical inhibitors, we invalidated IRE1 in CT26 cells and obtained similar results, demonstrating that IRE1 signaling in tumor cells is a central event in the low PROT-diet induced anti-cancer immune response. In addition, we have uncovered RIG-I activation as a downstream event of IRE1 activation and by bioinformatic analysis correlated high-IRE1 signature with high immune infiltration and enhanced immunogenicity of cancer in patients bearing melanoma, glioblastoma and colorectal cancer. Hence, we have shown that the immune system response elicited under a Low PROT diet is a consequence of increased IRE1 activation in cancer cells.

La maladie de Crohn (MC) et la colite ulcéreuse (CU) sont des maladies inflammatoires de l’intestin (MII) caractérisées par une inflammation chronique du tube digestif. Ces maladies à traits complexes sont le résultat d’un dérèglement du système immunitaire. Les études d’association pangénomique ont identifié au total 99 loci de susceptibilité aux MII. La région 1q32 du chromosome 1 a été identifiée comme locus de susceptibilité à la MC, la CU et la sclérose en plaque. La région autour du marqueur génétique (rs11584383) contient quatre gènes : Chromosome 1 open reading frame 106 (C1orf106), Kinesin family member 21B (KIF21B), Calcium channel, voltage-dependant, L type, alpha 1S subunit (CACNA1S) et Chromosome 1 open reading frame 81 (C1orf81). L’objectif de l’étude est de mettre ces quatres gènes dans un contexte biologique et de déterminer leur rôle potentiel dans les MII. Par réaction de polymérisation en chaîne quantitatif (qPCR), nous avons déterminé le profil d’expression de ces gènes dans des tissus murins et des lignées cellulaires humaines. KIF21B et C1orf106 sont exprimés dans les tissus gastrointestinal et immunitaire. Par la suite, nous avons testé l’implication de KIF21B et C1orf106 dans les voies biologiques connues pour leur rôle dans les MII comme l’activité NF-kB et le stress du réticulum endoplasmique (RE). Nos résultats montrent que la surexpression de KIF21B dans les cellules HEK293T diminue l’activité de NF-kB et la surexpression de C1orf106 augmente le stress du RE et l’activité de la voie Wnt. Globalement, ces résultats suggèrent que KIF21B et C1orf106, dans la région 1q32, sont des gènes candidats prometteurs puisqu’ils interviennent dans des voies biologiques connues des maladies inflammatoire de l’intestin. / Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are inflammatory bowel diseases (IBD) characterized by chronic inflammation along the gastrointestinal tract. These complex diseases appear to be the result of an immune system dysregulation. Genome-wide association studies have identified 99 loci that contribute to IBD susceptibility. Region 1q32 of chromosome 1 has been identified as a CD, UC and multiple sclerosis susceptibility locus and the region around this marker (rs11584383) contains four genes: Chromosome 1 open reading frame 106 (C1orf106), Kinesin family member 21B (KIF21B), Calcium channel, voltage-dependant, L type, alpha 1S subunit (CACNA1S) and Chromosome 1 open reading frame 81 (C1orf81). The goal of the present study is to place these genes in a biological context and to determine their possible involvement in IBD. By using quantitative PCR (qPCR), we determined the expression profile of these genes in murine tissues and human cell lines and we observed that KIF21B and C1orf106 were expressed in immune as well as gastrointestinal tissues. Next, we tested the involvement of KIF21B and C1orf106 in biological pathways previously implicated in IBD, more specifically NF-kB activity and endoplasmic reticulum (ER) stress. We found that overexpression of KIF21B in HEK293T cells decreased the activity of NF-kB whereas C1orf106 overexpression increased ER stress and Wnt activity. Taken together, these results suggest that KIF21B and C1orf106 are good candidate causal genes in the 1q32 region.

Le myélome multiple (MM) est une hémopathie dont la croissance et la prolifération sont liés à une variété de facteurs de croissance, y compris « insulin-like growth factor type 1 » (IGF-1). Bortézomib est le premier inhibiteur protéasome ayant une activité anti-tumorale significative dans le myélome multiple. Nous avons analysé l'impact de l'IGF-1 recombinant associé à l'inhibiteur du protéasome bortezomib sur des lignées humaines de MM, in vivo et sur des cellules de myélome frais humaines ex vivo. Nous avons montré que l'IGF-1 améliore l'activité cytotoxique du bortezomib in vitro, in vivo et ex vivo. Nous avons montré que l'accroissement de la toxicité peut être inhibé par la présence d'un anticorps monoclonal dirigé contre le récepteur de l'IGF-1 (IGF1-R). IGF-1 renforce l'activité cytotoxique des autres inhibiteurs de protéasome, y compris MG115, MG132, PSI et epoxomicin. Nos résultats confirment le fait que l'IGF-1sensibilise des cellules de myélome à l'activité cytotoxique des inhibiteurs du protéasome tels que le bortezomib, en raison du niveau accru du stress de réticulum endoplasmique et l'induction de la une réponse protéine dépliée (UPR) / Multiple Myeloma (MM) is a clonal plasma cell disorder whose growth and proliferation are linked to a variety of growth factors, including insulin-like growth factor type 1 (IGF-1). Bortezomib, the first-in-class proteasome inhibitor, has displayed significant antitumor activity in multiple myeloma. We analyzed the impact of recombinant IGF-1 combined with the proteasome inhibitor bortezomib in MM cell lines, in vivo and on fresh human myeloma cells ex vivo. We found that IGF-1 enhanced the cytotoxic activity of bortezomib in vitro, in vivo and ex vivo. We showed that the enhanced toxicity could be inhibited by the presence of a monoclonal antibody directed against the IGF-1 receptor (IGF1-R). IGF-1 enhances the cytotoxic activity of other proteasome inhibitors, including MG115, MG132, PSI and epoxomicin. Our results support the fact that IGF-1sensitize myeloma cells to the cytotoxic activity of proteasome inhibitors such as bortezomib, as a consequence of enhanced level of endoplasmic reticulum stress and the induction of an unfolded protein response (UPR)

Pendant très longtemps, les traitements contre les cancers se sont basés sur la cytotoxicité des chimiothérapies, sur leur capacité à tuer directement les cellules malignes ou à induire leur senescence. Mais cette cytotoxicité accrue et non ciblée a également pour effet de tuer les cellules du système immunitaire du patient. Cependant, il a été montré que la radiothérapie, les anthracyclines ainsi que l’oxaliplatine étaient capables d’induire une apoptose décrite comme étant une mort cellulaire immunogène. De ce fait, les cellules tumorales mourantes agiront comme vaccin thérapeutique.La mort cellulaire immunogène se caractérise par trois grands marqueurs : un stress du réticulum endoplasmique pré-mortem qui va induire la translocation de la calréticuline de la lumière du réticulum endoplasmique vers la surface cellulaire, la libération d’ATP dans le milieu extracellulaire permettant le recrutement des cellules dendritiques et l’activation de l’inflammasome NLRP3 via le récepteur P2RX7, et enfin la libération de la protéine HMGB1 dans le milieu extracellulaire, qui va aller interagir avec TLR4 à la surface des cellules dendritiques pour stimuler leur fonction présentatrice d’antigène. La première partie de ce travail a consisté à comprendre les mécanismes moléculaires précis par lesquels l’ATP est sécrétée activement lors d’une mort cellulaire immunogène. En utilisant une combinaison de techniques impliquant des criblages pharmacologiques, des techniques de monitorage de la localisation intracellulaire de l’ATP entre autres, nous avons montré qu’après un traitement par les inducteurs de la mort immunogène, l’ATP était redistribué des lysosomes aux autolysosomes et que sa sécrétion requiert la protéine lysosomale LAMP1. Nous avons également montré qu’il existait d’autres voies de libération d’ATP telles que la voie de signalisation Rho, et également l’ouverture des hémicanaux pannexine 1 (PANX1). De façon surprenante, nous avons observé une implication de PANX1 dans la translocation de LAMP1 à la surface cellulaire. Ces résultats ont permis de comprendre un peu plus précisément les mécanismes de sécrétion d’ATP dans la mort cellulaire immunogène, mettant en évidence l’importance de l’exocytose lysosomale caspases dépendante et PANX1 dépendante.La seconde partie de ce travail s’est portée sur l’étude d’une autre caractéristique de la mort cellulaire immunogène, à savoir l’exposition de la calréticuline à la surface cellulaire. En partant du constat qu’après un traitement par la mitoxantrone, la calréticuline était relocalisée en périphérie à la fois dans les cellules humaines et les cellules de levure, il a été suggéré que la voie d’exposition de la calréticuline était conservée phylogénétiquement. Nous avons montré que les phéromones pouvaient agir comme inducteurs physiologiques de l’exposition de la calréticuline dans les cellules de levure. Un criblage d’ARN interférant et des analyses de transcriptome nous ont permis de montré que les chimiokines, en particulier CXCL8 chez l’humain (appelé également interleukine-8) et son orthologue Cxcl2 chez la souris étaient impliquées dans la translocation de la calréticuline à la surface cellulaire. En traitant les cellules cancéreuses par la mitoxantrone, nous observons une production de CXCL8 par les cellules cancéreuses humaines in vitro et de Cxcl2 par les cellules cancéreuses murines in vivo. Un « knockdown » des récepteurs pour CXCL8/Cxcl2 réduit de manière significative l’exposition de la calréticuline à la surface cellulaire. Ces résultats ont donc montré l’importance des chimiokines dans la voie d’exposition de la calréticuline.L’ensemble de ce travail a permis de comprendre plus en détails deux des trois grandes caractéristiques de la mort cellulaire immunogène. / Cytotoxic anti-neoplastic agents were considered for a long time to mediate their therapeutic effects via their capacity to directly kill malignant cells. Nevertheless, this high cytotoxicity is non-targeted and will eventually diminish immune cells. During the last years, it has been shown that radiotherapy and some anticancer agents, such as anthracyclines and oxaliplatin, can stimulate actively anti-tumor immune responses. In fact, they can induce an immunogenic type of apoptosis, which we termed immunogenic cell death (ICD). Thereby, dying cells can act as therapeutic vaccine against residual cancer cells that overcame the initial treatment.ICD is characterized by three major hallmarks: a pre-mortem stress of the endoplasmic reticulum (ER), which triggers the translocation of the ER chaperone protein called calreticulin (CRT) to the cell surface, the secretion of ATP from apoptotic cells, which acts as a signal for the recruitment of dendritic cells and for the activation of the NLRP3 inflammasome via its receptor P2RX7, and the release of HMGB1 into the extracellular space, allowing it to interact with TLR4 and thus stimulate the antigen-presenting functions of the DCs.The first part of my work focused on the precise molecular mechanisms by which ATP is actively secreted during ICD. Using a large panel of techniques, including chemical compounds screens and monitoring the subcellular localization of ATP, we showed that following treatment of various tumor cells with ICD inducers, ATP is redistributed from lysosomes to autolysosomes and the lysosomal protein LAMP1 is required for active ATP secretion. We also showed that Rho and pannexin 1 (PANX1) are indispensable for efficient ATP release in response to ICD inducers. Surprisingly, we observed an unexpected link between PANX1 and the exposure of LAMP1 at the cell surface. These results will help to understand the mechanisms necessary for ATP secretion during ICD.In the second part of this work we further studied the surface exposure of CRT during ICD. We observed that mitoxantrone (MTX), which belongs to the group of anthracyclines, can induce a peripheral relocalisation of CRT, both in human cells and yeast cells. In addition, we showed that pheromones can act as a physiological inducer of CRT translocation in yeast. Focused siRNA screening combined with transcriptome analyses revealed that human CXCL8 (also called interleukin-8) and its mouse ortholog Cxcl2 play an essential role in the translocation of CRT to the cell surface. Interestingly, MTX-treated human cancer cells displayed an elevated production of CXCL8 in vitro. These results were confirmed in vivo, with MTX treated murine tumors, which also displayed elevated Cxcl2 levels. The MTX-induced CRT exposure was significantly reduced when we performed a knockdown of CXCL8/Cxcl2 receptors. Altogether, these results showed the importance of chemokine signaling circuitries in immunogenic CRT exposure.This work allows for the detailed understanding of the mechanisms of ICD and might thus be useful for further targeted drug development.

Les ligands des récepteurs nucléaires PPAR[gamma] (15-deoxy-[delta]12,14-Prostaglandine J2 (15d-PGJ2) et les thiazolidinediones (TZDs) : troglitazone (TGZ), ciglitazone (CGZ)) exercent un effet antiprolifératif sur les lignées cancéreuses mammaires. Plusieurs études suggèrent que les effets anticancéreux sont liés à des effets PPAR[gamma]-indépendants. Notre travail s?inscrit dans la compréhension de tels mécanismes d?action. Notre étude a montré une induction du facteur de transcription EGR1 (Early Growth Response gene 1) par certains ligands de PPAR[gamma] (TGZ, CGZ, 15d-PGJ2 et [delta]2-TGZ (agoniste inactif de PPAR[gamma])) dans les cellules cancéreuses mammaires hormono-dépendantes MCF7. Cet effet est précoce et PPAR[gamma]-indépendant. Il est lié à une libération quasi immédiate de calcium intracellulaire suivie de l?activation des ERK1/2. L?induction d?EGR1 a aussi lieu dans les cellules hormono-indépendantes MDA-MB-231 exposées à la [delta]2-TGZ. Cependant, l?induction d?EGR1 ne joue qu?un rôle partiel dans l?effet antiprolifératif. Les données d?une analyse par puce à ADN ont suggéré l?induction d?un stress du réticulum endoplasmique (RE) dans les cellules MCF7 exposées à la [delta]2-TGZ. Des analyses complémentaires ont confirmé que la [delta]2-TGZ induit un tel stress dans les cellules MCF7 et MDA-MB-231. Cependant, le rôle du stress du RE dans l?effet antiprolifératif de la [delta]2-TGZ reste à déterminer. Nous avons enfin testé l?hypothèse d?un lien entre EGR1 et stress du RE. En effet, EGR1 est aussi induit précocement par d?autres inducteurs de stress du RE. Les diverses situations où l?induction d?EGR1 est inhibée suggèrent une régulation possible de l?expression du facteur de transcription ATF3 par EGR1 / The ligands of PPAR[gamma] nuclear receptors (15-deoxy-[delta]12,14-Prostaglandin J2 (15d-PGJ2) and thiazolidinediones (TZDs) : troglitazone (TGZ), ciglitazone (CGZ)) show antiproliferative effects on breast cancer cell lines. Several studies suggest that the anti-cancer effects are PPAR[gamma]-independent. Our work is focused on the comprehension of such mechanisms of action. Our study has shown the induction of the transcription factor EGR1 (Early Growth Response gene 1) by some PPAR[gamma] ligands (TGZ, CGZ, 15d-PGJ2, and [delta]2-TGZ (PPAR[gamma] inactive agonist)) in the hormone-dependent breast cancer cells MCF7. This early effect is PPAR[gamma]-independent. It is associated with the almost immediate release of intracellular calcium followed by the activation of ERK1/2. EGR1 induction also occurs in the hormone-independent breast cancer cells MDA-MB-231 treated with [delta]2-TGZ. However, EGR1 induction plays only a partial role in the antiproliferative effect. Data analysis of DNA array has suggested the induction of an endoplasmic reticulum stress (ER) in MCF7 cells treated with [delta]2-TGZ. Complementary data have confirmed this result in MCF7 cells and in MDA-MB-231 cells. However, the role of ER stress in the antiproliferative effect is still to be determined. Finally, we have tested the hypothesis of a link between EGR1 and ER stress. Indeed, EGR1 is also early induced by other ER stress inductors. Diverse conditions where EGR1 is inhibited suggest a possible regulation of ATF3 expression by EGR1