L’altération génétique et/ou fonctionnelle de p53 est très répondue dans les cancers humains et est répertoriée dans plus d’un cas sur deux. Les traitements et molécules utilisés en chimiothérapie anticancéreuse induisent pour la plupart l’apoptose dépendante de p53 ce qui confère une résistance particulière aux tumeurs p53 déficientes. Nous avons développé des techniques se basant sur la vidéomicroscopie à haut débit et l’utilisation de cellules fluorescentesTP53+/+ et TP53-/- pour mettre en évidence des agents chimiques qui ciblent les cellules p53 déficientes. Nous avons identifié SP600125, un inhibiteur de kinases dont MPS1, Aurora A et Aurora B, et qui tue préférentiellement les cellules tumorales TP53-/- . Cette cytotoxicité sélective a été confirmée sur de nombreux modèles de cellules déficientes en p53 in vitro et in vivo sur des xénogreffes TP53+/+ et TP53-/- injectés à des souris nudes. Nous avons utilisé une autre molécule qui a un spectre d’inhibition semblable à SP600125, la reversine, et nous avons aussi trouvé qu’elle a une cytotoxicité sélective envers les cellules p53 déficientes.L’analyse vidéomicroscopique des cellules traitées nous révèle que la mort préférentielle des cellules P53 déficientes est intimement liée à un mécanisme de polyploïdisation. En effet, les cellules TP53-/- (contrairement à celles TP53+/+) traitées effectuent des mitoses aberrantes sans karyokinèse ni cytokinèse qui ne sont pas contrôlées par un arrêt du cycle cellulaire. Ces cellules succombent par catastrophe mitotique après activation de la voie mitochondriale de l’apoptose.Cette observation concorde avec le fait que l’inhibition des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 sensibilise les cellules traitées alors que l’inhibition des protéines BAX, APAF-1 et les caspases protège les cellules TP53-/- de l’effet cytotoxique de SP600125 et la reversine.Ces résultats nous permettent d’envisager ces drogues (ou dérivées) dans la prévention des cas de tumeurs pré malignes et/ou dans le traitement des cas de cancers p53 déficients. / The genetic and/or functional alterations of p53 are highly prevalent in cancer and are reported for more than a half of all human cancers. Classic chemotherapy leads p53 mediated apoptosis conferring a drug resistance for p53 deficient cells. We developed in the laboratory a technique based on high-content videomicroscopy and fluorescent TP53+/+ and TP53-/- cells for the screening of molecules that targets p53 deficient cells. We discovered that SP600125, a kinase inhibitor, including MPS1, Aurora A and Aurora B, kills p53-deficient cells more efficiently than their p53-proficient counterparts. This selective cytotoxicity was confirmed in vivo in mice carrying p53-deficient and -proficient human xenografts. Than after we used an another inhibitor with a similar broad-spectrum kinase, reversine, and we found that this molecule have a selective toxicity for TP53-/- cells and this result was confirmed in vitro for both molecule.Videomicroscopy-based cell fate profiling revealed that the p53-deficient cell death is coupled to hyperploïdy mechanism. Indeed, TP53-/- (but not TP53+/+) undergo successive round of abortive mitosis and failed to arrest the cell cycle in response to treatment and cells became polyploidy and progressively succumbed to mitochondrial apoptosis. In line with this notion, the depletion of anti-apoptotic proteins of the BCL-2 family sensitized TP53-/- cells to the toxic effects of SP600125 and reversine. Moreover, the knockdown of BAX or APAF-1, as well as the chemical inhibition of caspases, limited the death of TP53-/- cells.Hence, SP600125 or reversine (and its analogues/derivatives) might be used for cancer chemoprevention (for eliminating pre-malignant cells that have inactivated p53) or chemotherapy of p53-deficient cancers.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5613341 bytes, checksum: b10dc863b3516fce568d5d4513b2ee67 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, by using the optical tweezers technique, it was possible to study the changes on the mechanical properties of DNA - cisplatin complexes, as a function of some parameters such as the drug diffusion time and its concentration in the sample. A model was proposed in order to explain the behavior of the persistent length as a function of drug concentration, using only the data obtained from single molecule stretching experiments. Such analysis allow us to show that cisplatin binds cooperatively to the DNA molecule. In addition, DNA molecule compactation by the action of the drug, was characterized from studying the kinetics of some mechanical properties such as the radius of gyration and the maximum average end - to - end distance. / Neste trabalho, utilizando a técnica de pinçamento óptico, foi possível estudar as mudanças nas propriedades mecânicas dos complexos DNA - cisplatina, em função de alguns parâmetros de interesse, tais como: o tempo de difusão do fármaco e a concentração do fármaco na amostra. Um modelo foi proposto para explicar o comportamento do comprimento de persistência em função da concentração do fármaco, utilizando-se apenas os dados obtidos a partir dos experimentos de estiramento. Tal análise nos permitiu mostrar que a cisplatina se liga cooperativamente à molécula de DNA. Além disso, a compactação da molécula de DNA pela ação da cisplatina foi caracterizada a partir do estudo da cinética de algumas propriedades mecânicas, tais como: o raio de giro e a distância máxima ponta - à - ponta dos complexos.

P. aeruginosa est l'un des principaux pathogènes responsables d'infections nosocomiales. Les infections aiguës à cette bactérie sont associées à une morbidité et une mortalité élevées, notamment lorsque ces bactéries envahissent le système sanguin. Dans la majorité des cas, ces infections du sang sont la conséquence du franchissement par P. aeruginosa de deux barrières tissulaires: l'épithélium pour les muqueuses et l'endothélium pour les vaisseaux. Bien que ces évènements soient des étapes cruciales de la dissémination systémique des bactéries, les mécanismes permettant la pénétration du pathogène dans l'organisme sont à ce jour mal compris. Pour l'endothélium, nous démontrons que P. aeruginosa induit le clivage de la VE-cadhérine, une protéine des jonctions intercellulaires, par l'action de la protéase LasB sécrétée par les bactéries. Le clivage de la VE-cadhérine entraîne une perte d'intégrité de l'endothélium, permettant aux bactéries d'accéder au domaine basolatéral des cellules. Les toxines du Système de Sécrétion de Type 3 peuvent être alors injectées dans la cellule, provoquant une intoxication cellulaire majeure. Le franchissement de la barrière épithéliale s'opère par un mécanisme très différent. Par microscopie confocale en temps réel, nous montrons que P. aeruginosa transmigre par une voie paracellulaire, en exploitant des faiblesses jonctionnelles aux sites de divisions et de morts cellulaires. Ce processus de transmigration requiert l'action coordonnée des pili de Type IV, du flagelle et de toxines du Système de Sécrétion de Type 3. / P. aeruginosa is one of the main pathogens responsible for nosocomial infections. Acute infections by this bacterium are associated with high rates of morbidity and mortality, especially when bacteria disseminate in the bloodstream. In most situations, blood infection is the consequence of the crossing of two essential tissue barriers by P. aeruginosa: the epithelium for the mucosa and the endothelium for the blood vessel. Although these events are critical steps for systemic spread of bacteria, the mechanisms involved in the penetration of the pathogen in the organism are poorly understood. For the endothelium, we demonstrate that P. aeruginosa induces the cleavage of VE-cadherin, a protein of endothelial junctions, by the action of LasB, a protease secreted by the bacteria. VE-cadherin cleavage induces a loss of integrity of the endothelium, allowing bacterial access to the cellular basolateral domain. Once in this location, the Type 3 secretion system may inject toxins into the cell, triggering a major intoxication process. Crossing of the epithelial barrier involves a very different mechanism. Using real-time confocal microscopy, we show that P. aeruginosa uses a paracellular route to transmigrate, exploiting junctional weaknesses at sites of cell division and cell death. This transmigration process requires the coordinate actions of Type IV pili, the flagellum and toxins of the Type 3 secretion system.

L'épuration mucociliaire est la première ligne de défense de l'appareil respiratoire. L'altération de l'épuration mucociliaire se traduit par une stagnation et/ou une accumulation de mucus, conduisant potentiellement à des obstructions plus ou moins partielles et à des infections chroniques des voies aériennes. On compte deux grands types d'altération de l'épuration mucociliaire. Le premier est lié aux caractéristiques du mucus, comme dans le cas de la mucoviscidose. Le deuxième est lié à des anomalies de l'ultrastructure du cil et /ou de son battement regroupées sous le terme de "ciliopathies"qui peuvent être soit innées soit acquises.Ce travail, qui s'inscrit dans le cadre clinique de la problématique des ciliopathies respiratoires et de leur prise en charge, a pour objectif de mieux caractériser, à partir des outils de la Biomécanique, les mécanismes du battement ciliaire (incluant une mesure de l'efficacité globale du battement des cils) et à transférer ces connaissances au profit de la clinique.Pour cela une méthodologie de caractérisation systématique de la mécanique ciliaire à partir de prélèvements biologiques issus de patients observés par vidéo-microscopie à haute vitesse a été développée parallèlement au développement d'un modèle numérique intégrant le couplage entre battement ciliaire et transport de fluide. Cette association entre expériences et modèle numérique a permis de proposer un nouvel index utilisable par les cliniciens pour caractériser l'efficacité du battement ciliaire. Cet index présente l'avantage de ne pas exiger de modification de la pratique clinique concernant la collecte de données biologiques / Mucociliary clearance is the first line of defense of the respiratory tract. Alteration of this clearance leads to a stagnation and/or accumulation of mucus, potentially resulting in more or less partially obstructions and in chronic infections of the airways. There are two main types of mucociliary clearance alterations. The first one is linked to the mucus characteristics, as in cystic fibrosis. The second one is connected to cilium ultrastructure abnormalities and/or ciliary beating defects encompassed by the term of "ciliopathies" which may be primary or acquired.This work, which takes place in the clinical issue of respiratory ciliopathies and their care, aims to better characterize, through biomechanics tools, the mechanisms of ciliary beating (including a measurement of the global efficiency of cilia) and to transfer these knowledges in favor of the clinical management.A methodology of systematic characterization of the ciliary mechanics, from biological samples derived from patients observed through high-speed video-microscopy analysis, has been developed as the same time as the development of a numerical model incorporating the coupling between ciliary beating and fluid motion. This association between experiments and numerical model allowed to propose a new index usable by the clinicians to characterize the ciliary beating efficiency. This index has the advantage of not requiring a modification of the clinical practice of biological data collection

Introduction : L’angiogenèse tumorale conduit au développement de nouveaux vaisseaux destinés à permettre la croissance de la tumeur. Les vaisseaux tumoraux sont caractérisés notamment par des anomalies des cellules murales (cellules musculaires périvasculaires), responsables d’anomalies de la fonctionnalité et de la maturation. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié un modèle tumoral de thérapie cellulaire par injection de cellules murales en IRM et vidéomicroscopie de fluorescence. Matériels et méthodes : Notre étude a porté sur un modèle sous cutané de carcinome épidermoïde chez la souris nude. Les animaux étaient divisés en trois groupes : contrôle (n=17), contrôle négatif (n=16) et « traité » avec injection locale de cellules murales humaines (n=17). Les animaux bénéficiaient d’une IRM et d’une exploration par vidéomicroscopie avant (J7) et après traitement (J14). Les paramètres mesurés étaient la taille tumorale (pied-à-coulisse et IRM), la densité microvasculaire (DMV par IRM, vidéomicroscopie et histologie), l’ADC, f, Dr et D* (IRM de diffusion), les variations de R2* sous air, oxygène et carbogène (IRM par effet BOLD) et « l’index leakage » (reflétant la perméabilité capillaire, en vidéomicroscopie). Résultats : Lors de la croissance tumorale, le groupe contrôle a montré une diminution des vaisseaux circulants (ou fonctionnels) qui se reflétait par une diminution du D* et du R2* sous air, une perte de la capacité à répondre au carbogène qui se reflétait par une augmentation du delta R2* sous carbogène, et une augmentation de la perméabilité capillaire qui se traduisait par un « index leakage » plus élevé. Dans le groupe traité par injection de cellules murales, nous avons observé un ralentissement de la croissance tumorale et une stabilisation de ces paramètres de microcirculation et maturation vasculaire. Conclusion : Nous avons montré un effet biologique de notre thérapie cellulaire par injection locale de cellules murales qui se traduisait par un ralentissement de la croissance tumorale, une stabilisation de l’hémodynamique microcirculatoire et de la maturation, et une perméabilité capillaire diminuée, concordants avec l’effet présumé stabilisateur et normalisateur des cellules murales sur les microvaisseaux. / Introduction : Tumor angiogenesis leads to the development of new vessels enabling the growth of the tumor. Tumor vessels are characterized by abnormalities including mural cells (perivascular muscular cells) responsible for abnormal vessel function and maturation. In this thesis, we studied cellular therapy in a tumor model by injection of mural cells using MRI and fluorescence videomicroscopy. Materiels and methods: Nude mice were injected with squamous cell TC1 tumors and animals were divided in three groups: control (n=17), sham control (n=16) and treated by local injection of human mural cells (n=17). Animals underwent MRI and videomicroscopy before (D7) and after (D14) treatment. Measured parameters included tumor size (caliper and MRI), microvessels density (MVD using MRI, videomicroscopy and pathology), ADC, f, Dr, D* (diffusion MRI), R2* variations under air, oxygen and carbogen (BOLD MRI), and ‘index leakage’ (reflecting capillary permeability, using videomicroscopy). Results: During tumor growth, the control group showed a decrease in circulating (or functional) vessels reflected by a decrease in D* and R2* under air, the loss of vessel ability to respond to carbogen reflected by an increase of the delta R2* under carbogen, and increased capillary permeability resulting in a higher ”index leakage”. In the group treated by injection of mural cells, we observed a slowing of tumor growth and stabilization of these parameters of microcirculation and vessel maturation. Conclusion : Therapy by local injection of mural cells was effective resulting in slower tumor growth, stabilization of microcirculatory hemodynamics and maturation, and decreased capillary permeability, consistent with the alleged ‘stabilizing’ and ‘normalizing’ effects of mural cells on microvessels.

Resumé<p><p>Le cancer reste une maladie grave car il représente une des causes principales de décès dans les pays développés. Plus d'un tiers de cancers solides réagi très faiblement à la chimiothérapie conventionnelle et/ou développe rapidement une résistance au traitement. Des thérapies ciblées, utilisées en association avec les traitements conventionnels, pourraient augmenter la survie des patients. C’est dans le cadre des thérapies ciblées que ce travail de thèse s’inscrit.<p><p>Nous nous sommes intéressés à synthétiser de nouvelles molécules qui pourraient être efficaces contre les cancers résistants à l'apoptose et donc aux traitements conventionnels. La principale cible de notre projet était la kinase DYRK1A, qui a été décrite comme étant impliquée dans la prolifération cellulaire et la résistance à l'apoptose. Dans ce but, une série de nouvelles molécules, principalement des dérivés de la tétrahydro-β-carboline, a été synthétisée et leurs propriétés antitumorales ont été caractérisées in vitro. En effet, ces structures ressemblent à celle de l’harmicine, un alcaloïde apparenté à l’harmine, l’inhibiteur de DYRK1A le plus sélectif et le plus puissant connu à ce jour. <p><p> Une méthodologie "one-pot" très efficace, développée au Laboratoire de Chimie Organique (ULB), a été utilisée pour obtenir les squelettes de type tétrahydro-β-carboline. Le deuxième chapitre de cette thèse détaille cette méthodologie et décrit la librairie de 47 dérivés qui ont été synthétisés. <p><p>Un second objectif de ce travail était de développer une version énantiosélective de cette méthodologie afin de la rendre encore plus intéressante. Cette partie, décrite dans le troisième chapitre, a été réalisée avec succès en collaboration avec l’Unité de Recherche en Chimie Organique et Macromoléculaire de l'Université du Havre (Le Havre, France). Les expériences que nous avons réalisées ont permis, non seulement d'obtenir le composé le plus actif avec un bon excès énantiomérique, mais également de mieux comprendre les aspects mécanistiques qui constituent la base de l'énantiosélectivité. <p><p>L'évaluation des propriétés anticancereuses des composés synthétisés est ensuite détaillée dans le quatrième chapitre. Les analyses toxicologiques et pharmacologiques ont montré que trois molécules présentent une bonne activité antitumorale in vitro avec une sélectivité prometteuse entre les cellules cancéreuses et les cellules normales. D’une manière inattendue, les tests biologiques plus poussés, que nous avons réalisés, ont suggéré que ces molécules n'agissent pas comme des inhibiteurs de kinases. Elles interfèrent en fait sur la prolifération cellulaire, en ciblant des facteurs de transcription spécifiques, par des mécanismes qui doivent encore être élucidés. Ces expériences biologiques ont été réalisées en collaboration avec le Laboratoire de Toxicologie et Cancérologie Expérimentale (ULB).<p><p>/<p><p>Summary<p><p>Cancer is a devastating disease which remains one of the major causes of death in developed countries. More than one third of adult solid cancers respond very poorly to chemotherapy and/or rapidly develop resistance to treatment. Targeted therapies, used in combination with conventional treatments could be used to increase the survival of cancer patients.<p><p>In this work we were interested in developing new molecules related to the targeted therapy concept that could be effective against cancer types that are resistant to apoptosis and thereby to conventional treatments. The leading target of our project was the DYRK1A kinase, which was described as being involved in cell proliferation and resistance to apoptosis. For this purpose, a series of new molecules, mainly tetrahydro β carboline derivatives, has been synthesized and their antitumoral properties were characterized in vitro. Indeed these structures resemble harmicine, an alkaloid similar to harmine, the most selective and potent DYRK1A inhibitor known to date.<p><p> An efficient “one-pot” methodology, developed in the Laboratoire de Chimie Organique (ULB) was used to obtain the tetrahydro β carboline scaffolds. Chapter II of this work describes the use of this methodology for the synthesis of a library of 47 derivatives.<p><p>A second goal of this work was to further improve this methodology by developing an enantioselective version. This part, described in chapter III, was carried out successfully in collaboration with the Research Unit in Macromolecular and Organic Chemistry of Université du Havre (Le Havre, France). The experiments we have performed enabled us not only to obtain the most active compound with a good enantiomeric excess, but also to gain insight of the mechanism responsible for the enantioselectivity.<p><p>The fourth chapter details the evaluation of the anti cancer properties of the synthesised compounds. The pharmacological and toxicological analyses showed that 3 molecules display actual anti-tumor activity in vitro with a promising selectivity between cancerous and normal cells. Surprisingly, further biological assays we have performed suggested that these molecules do not act as kinase inhibitors but influence cell proliferation through the targeting of specific transcription factors by mechanisms that remain to be deciphered. The biological experiments were performed in collaboration with the Cancerology and Experimental Toxicology Laboratory (ULB).<p><p><p><p><p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished