La vacuolisation cellulaire induite par les médicaments cationiques est une cytopathologie qui transcende les classes pharmacologiques. Quoiqu'elle ait été largement rapportée in vitro à des concentrations suprathérapeutiques, plusieurs observations permettent de la soupçonner dans des contextes cliniques. De nombreuses questions entourant l'origine, les mécanismes et les conséquences de la cytopathologie vacuolaire restaient à être résolues. Cette thèse a permis dans un premier temps de modéliser la vacuolisation cellulaire en démontrant que les vacuoles: 1- se développent suite à une séquestration importante d'amine par un mécanisme de pseudo-transport dépendant de la Vacuolaire-Adénosine triphosphatase (V-ATPase); 2- possèdent sans doute de multiples origines intracellulaires dont le trans-Golgi; 3- évoluent vers la macroautophagie. Nos expériences de modélisation ont également établi les conséquences cellulaires (arrêt de l'endocytose et de la voie sécrétoire, arrêt de la mitose, la phospholipidose, etc.) et pharmacologiques (distorsions dans la puissance et la durée d'action des médicaments) de la séquestration ionique et la vacuolisation qui en découle. Finalement, les connaissances recueillies lors de la modélisation de cette cytopathologie ont été appliquées à différentes classes de molécules utilisées cliniquement (agonistes oadrénergiques, antihistaminiques, cosmétiques, antiarythmiques) afin d'évaluer l'implication de la séquestration cationique dans différentes réactions pathologiques (vacuolisation et toxicité tissulaire, corps lamellaires intracellulaires, épaississement de l'épiderme, hyperpigmentation cutanée, etc.). Ainsi, même si la cytopathologie vacuolaire n'est que peu connue du corps médical et des chercheurs en général, elle peut expliquer certains effets secondaires induits par les médicaments cationiques.

The cytoplasm of eukaryotic cells contains several membrane-delimited compartments of specific molecular compositions and functions. Among those, the vacuole of fungal cells is often described as an organelle equivalent to the lysosomes of animal cells and the vacuoles of plant cells. These compartments indeed share two similar features: they contain a wide variety of hydrolases and are the most acidic compartments of the cell, which accounts for their key role in the intracellular degradation of macromolecules. In humans, dysfunctions of the lysosomes often give rise to lysosomal related diseases, such as lysosomal storage disorders. These are a class of metabolic disorders caused by the accumulation of non-degraded macromolecules or impaired export of hydrolytic degradation products. Cystinosis is an autosomal recessive disorder (1/200 000 incidence) generally associated with renal dysfunctions. It is caused by the accumulation and crystallization of cystine, the disulfide of cysteine, into the lumen of lysosomes. Cystinosin, the causative gene product of cystinosis, is present at the lysosomal membrane and catalyses the export of cystine from this compartment. The human cystinosin is a member of the Lysosomal Cystine Transporter (LCT) family. LCT proteins are conserved in all eukaryotic species and are defined by the presence of highly conserved PQ-loop motifs. <p>During this thesis work, we have studied three LCT proteins of the yeast Saccharomyces cerevisiae, named Ypq1, Ypq2 and Ypq3 (Yeast PQ-loop proteins 1, 2 and 3). We first showed that these proteins localize to the vacuolar membrane. We next studied the roles of these proteins, the regulation of their genes and the mechanisms and signals implicated in their delivery to the vacuolar membrane. We also contributed to the functional characterization of a mammalian homologue of yeast Ypq proteins, named rPqlc2. <p>In the first part of this work, we report that the Ypq proteins are most probably implicated in the export of basic amino acids from the vacuole to the cytosol. More precisely, Ypq2 and Ypq3 behave like vacuolar arginine and lysine exporters, respectively. Interestingly, the mammalian rPqlc2 protein expressed in yeast reaches the vacuolar membrane and functions as an orthologue of the Ypq proteins. Our results also reveal that the expression of the YPQ3 gene is regulated by the Lys14 transcription factor, responsible for the transcriptional activation of the LYS genes encoding enzymes implicated in the biosynthesis of lysine. We have also noted that, in general, the expression of the expression of the YPQ genes is regulated according to the quality of the nitrogen source available in the extracellular medium, eg. YPQ3 is sensitive to the nitrogen catabolite repression regulatory mechanism. <p>In the last part of this thesis work, we investigated the intracellular trafficking of the Ypq proteins and show that these predominantly reach the vacuolar membrane via the ALP (alkaline phosphatase) pathway due to the presence of a dileucine-based sorting signal in their sequences. Interestingly, a similar mechanism seems responsible for targeting to the yeast vacuole of the mammalian rPqlc2 protein.<p><p><p>Une caractéristique des cellules eucaryotes est leur organisation en compartiment internes délimité par une membrane lipidique, appelé organelles. Ces compartiments intracellulaires présentent une composition lipidique et protéique particulaire conforme à leur identité et fonction. Les lysosomes de cellules de mammifères et la vacuole fongique jouent un rôle clé dans la digestion intracellulaire de macromolécules et de ce fait leurs lumières sont enrichis d’enzymes hydrolytiques nécessaires à cette action. Des disfonctionnements du lysosome peuvent être la conséquence de pathologie chez l’homme, regroupé sous le nom de maladie lysosomale, lié à un à une accumulation de macromolécules non digéré ou un default d’export des produits d’hydrolysé depuis la lumière du lysosome. La cystinose est une maladie autosomale récessive avec une faible fréquence d’incidence (1/200 000) qui regroupe trois formes cliniques :deux formes rénales graves et une forme extra-rénale. Cette maladie est due à une accumulation et cristallisation de cystine dans la lumière du lysosome qui est corrélé à des mutations ponctuelles dans le gène CTNS qui code pour l’exporteur de cystine, la cystinosine. Cette protéine est un membre de la famille LCT (Lysosomal Cystine Transporter) qui possède des représentants chez les cellules animales, végétales et fongiques. Les protéines de la famille possèdent une taille et une topologie prédite similaire (7 segments transmembranaires) et on retrouve aussi au sein de ces protéines deux exemplaires de motifs PQ. Lors de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à trois membres de la famille LCT chez Saccharomyces cerevisiae que nous avons nommé Ypq1, Ypq2 et Ypq3 pour Yeast PQ-loop proteins. Ces protéines n’ayant pas fait l’objet de nombreuses études, nous nous sommes orientés vers une analyse fonctionnelle et transcriptionnelle. De plus, nous avons également étudié les mécanismes et signaux impliqué dans leur adressage vers la vacuole. Finalement, nous avons également inclus dans notre étude un homologue mammalien de ces protéines, rPqlc2. <p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished