Les émulsions fluorées de Pickering sont étudiées et mises au point dans la technologie demicrofluidique en gouttes pour des applications d’études sur des cellules adhérentes isolées.Les principaux résultats de ce projet sont : l’établissement d’un lien entre la couverture desurface des nanoparticules et la fluidité de l’émulsion de Pickering ; l’établissement deslignes directrices pour la stabilisation des gouttes avec un débit de production élevé et unminimum de déchets de particules ; et la mise en oeuvre d’une plateforme technologiquecomplète pour l’étude des cellules RPE, pour mesurer leur hétérogénéité phénotypique auniveau de la cellule individuelle. / Fluorinated Pickering emulsions are studied and engineered within droplet-based microfluidicstechnology for adherent-cell studies applications. The main findings of this projectinclude: linking the nanoparticles surface coverage to the bulk flowability of the Pickeringemulsion; deriving guidelines for droplet stabilization with high production throughput andminimal particle waste; and implementing the full technological platform for the study ofRPE cells, while unraveling their phenotypic heterogeneity at the single cell level.

Les changements de forme des cellules épithéliales sont cruciaux pour la morphogenèse embryonnaire. Chez les embryons de C. elegans, l'activité musculaire sous les cellules épidermiques est l'une des deux forces mécaniques qui dirigent ce processus. Cependant, les mécanismes moléculaires détaillés à travers lesquels l'activité musculaire favorise l'allongement polarisé le long de l'axe antérieur / postérieur (A / P) restent à être totalement compris. Ici, en utilisant l'imagerie rapide-3D, on découvre que les embryons tournent après l'activation musculaire et on décrit le schéma local et global de la rotation de l'embryon induite par activité musculaire. En outre, on a observé que les muscles des côtés opposés de l'embryon se contractent alternativement, expliquant les rotations de l'embryon. Par conséquent, les jonctions adhérentes sont étirées le long de la direction A / P pendant les rotations de l'embryon et sont donc sous une tension plus élevée. Nos résultats préliminaires d'imagerie en molécule unique ont montré que plus de E-cadhérine, matériau de jonction, fusionne avec des jonctions orientées A / P quand il y a une tension élevée sur ces jonctions. / Epithelial cell shape changes is essential for embryonic morphogenesis. In C. elegans embryos, muscle activity from underneath epidermal cells is one of the two mechanical force inputs driving this process. However, the detailed molecular mechanisms through which muscle activity promotes the polarized elongation along the anterior/posterior (A/P) axis remains to be fully understood. Here, using fast-3D imaging, we discover that embryos rotate after muscle activation and we describe the local and global pattern of embryo rotation induced by muscle activity. Furthermore, we observed that muscles located on opposite sides of the embryo mostly contract alternatively, accounting for embryo rotations. As a consequence, adherens junctions get stretched along the A/P direction during embryo rotations and therefore are under higher tension. Our preliminary results from single molecule imaging showed that more junction material E-cadherin fuses with A/P oriented junctions when there is high tension on these junctions.

La voie de signalisation Ras/mitogen-activated protein kinase (Ras/MAPK) occupe un rôle central dans la régulation de différents processus biologiques tels que la croissance, la survie mais aussi la prolifération cellulaire. En réponse à des signaux extracellulaires, cette voie de signalisation mène à l’activation des protéines ERK1/2, impliquées dans l’activation de nombreux substrats cellulaires dont les protéines kinases RSK (p90 ribosomal S6 kinase). Ces protéines kinases sont, entre autres, impliquées dans l’invasion et la migration cellulaire mais les mécanismes responsables de ces phénomènes biologiques restent inconnus à ce jour. Dans mon mémoire, je développe tout d’abord les travaux précédemment réalisés dans notre laboratoire, et identifie la protéine p120-Catenin (p120ctn), un composant majeur des jonctions adhérentes (AJ), comme un nouveau substrat de la voie Ras/MAPK. En utilisant notamment un anticorps phospho-spécificique, nous avons pu démontrer que p120ctn est phosphorylée sur la sérine 320, un nouveau site de phosphorylation, d’une manière dépendante des kinases RSK. D’autre part, nous avons trouvé que la signalisation Ras/MAPK réduit l’interaction entre les protéines p120ctn et N-cadhérine. Ainsi, nos observations suggèrent que l’activation de la voie Ras/MAPK est impliquée dans la diminution de l’adhérence entre cellules par la déstabilisation des AJ. Compte tenu du rôle primordial de la voie de signalisation Ras/MAPK dans le cancer, ce mécanisme nouvellement décrit pourrait contribuer à l’avancement des connaissances sur le développement des cancers dépendents de cette voie de signalisation. / The Ras/MAPK (mitogen-activated protein kinase) signalling pathway is vital in regulating cell growth, survival and proliferation in response to extracellular signals. Positioned downstream in the pathway, the p90 ribosomal S6 kinase (RSK) family regulates cell invasion by weakening cell-cell adhesion, but the mechanisms involved remain elusive. In this thesis, I expand upon previous work performed in our lab and identify p120ctn, a major component of adherens junctions (AJ), as a new substrate of the Ras/MAPK pathway. Using a phospho-specific antibody, we demonstrate that p120ctn is phosphorylated on a new phosphorylation site on S320 upon activation of MAPK signalling in a RSK-dependent manner. Furthermore, we show that Ras/MAPK signaling reduces p120ctn binding to N-cadherin, suggesting a new mechanism by which MAPK activity decreases cell-cell adhesion by destabilizing AJs. Finally, we designed and optimized two individual assays to be used in future experiments examining the effects of Ras/MAPK signalling on AJ function. Taken together, our data identifies RSK as a regulator of p120ctn phosphorylation, and also implicates Ras/MAPK signalling in regulating cell-cell adhesion by destabilizing AJ through p120ctn. Given the role of Ras/MAPK signalling in cancer, this new mechanism may play a role in the development and progression of Ras-driven cancers.

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique intestinale (MICI). Son incidence et sa prévalence ont augmenté en Europe au cours des dix dernières années (150 pour 100000 habitants) constituant ainsi un problème de santé majeur. L'inflammation chronique dans la MC favorise la mise en place d'une angiogenèse pathophysiologique. Inflammation et angiogenèse sont deux réponses cellulaires suspectées dans la survenue des cancers coliques associés au MICI. Même si les facteurs favorisant la mise en place de la MC restent non élucidés, la contribution des bactéries exogènes est fortement suspectée. Parmi ces bactéries, les E.coli adhérentes et invasives (AIEC), isolées à partir de la muqueuse iléale de patients porteurs de la MC, sont un bon candidat. Les objectifs de mon projet de thèse étaient de caractériser les mécanismes moléculaires induits par les AIEC et impliqués dans la mise en place des réponses pro inflammatoire et pro angiogénique des cellules intestinales épithéliales. Le facteur de transcription hypoxique (HIF-1) est au cœur de l'immunité innée et de l'angiogenèse. J'ai émis l'hypothèse que les AIEC pouvaient moduler le niveau d'expression de HIF-1α et ainsi contrôler les réponses pro inflammatoire et pro angiogénique. Dans mon premier article, j'ai montré que HIF-1α est maximalement exprimé au niveau de l'épithélium iléal des patients porteurs de la MC. Ensuite, j'ai montré sur un modèle murin compétent pour l'infection par les AIEC, les souris CEABAC10, que les bactéries induisent l'augmentation du niveau protéique de HIF-1 α ainsi que l'activation de la voie de signalisation du VEGF, le facteur angiogénique le plus puissant.

Ce travail apporte une contribution au développement de la stratégie PAT pour les procédés de culture de cellules animales. Il propose l'amélioration de la compréhension et de la maîtrise de la culture de cellules Vero, dédiées à la production de vaccins viraux, et cultivées sur microporteurs dans un milieu sans sérum. Une première partie a permis de cribler les effets de certains groupes de composés du milieu de culture par le suivi de la croissance en microplaques. Puis, des études cinétiques et métaboliques plus approfondies, réalisées en spinners, ont montré que le métabolisme carboné des cellules Vero est saturé par l'accumulation intracellulaire de pyruvate et qu’il est peu orienté vers la croissance. Alors que le renouvellement du milieu ou l'ajout ponctuel de glutamine amélioraient la croissance cellulaire sans ré-équilibrer le métabolisme, la substitution du glucose et de la glutamine a permis de réduire l’apoptose et d'améliorer les performances métaboliques et de croissance. Par ailleurs, les spectroscopies diélectrique et proche-infrarouge ont été évaluées pour le contrôle en-ligne du procédé, en prenant en compte les particularités des cellules adhérentes. Nous avons montré leur capacité à évaluer les concentrations de cellules, de composés du milieu, et à détecter l'apoptose. Enfin, les principales améliorations par substitution de la glutamine ont été appliquées en bioréacteurs, à la production d'un vaccin prototype contre la dengue, dans des conditions proches de celles d'un procédé industriel. Ceci a permis de limiter les renouvellements de milieu pendant l’expansion cellulaire, sans compromettre la production de particules virales infectieuses / This work contributes to the development of the PAT strategy for animal cell culture processes. The aim of this study was to improve the understanding and the control of Vero cell culture, dedicated to the production of viral vaccines, and grown on microcarriers in serum-free medium. An initial study was performed to screen the effects of certain groups of compounds of the culture medium, by the cell growth monitoring in microplates. Then, kinetic and metabolic studies conducted in spinners flasks allowed to go further and to show that the Vero cell metabolism is saturated through the pyruvate intracellular accumulation and that it is not oriented toward growth. While media renewal or punctual addition of glutamine improve the cell growth without improving the metabolism balance, the substitution of glucose and glutamine allowed to reduce apoptosis and to improve growth and metabolic performances.Furthermore, dielectric and near-infrared spectroscopies have been evaluated for the in-line process monitoring, taking into account the particularities of adherent cells. We have demonstrated their ability to quantify cell concentrations, medium component concentrations, and to detect apoptosis. Finally, major improvements by substitution of glutamine have been applied to bioreactor culture to produce a dengue vaccine prototype, with culture conditions close to industrial process. In these cases, medium renewal during the cell expansion was removed without compromising the production of infectious viral particles