Ce travail de thèse avait pour objectif de développer un système de vectorisation de molécules d’intérêt thérapeutique pour le traitement des pathologies ostéoarticulaires. En effet, les traitements actuels visent plus à traiter les symptômes qu’à enrayer la progression de la pathologie, la difficulté majeure étant la délivrance des molécules et leur adressage. La thématique de recherche a été développée selon deux axes de travail, (1) l’élaboration de systèmes nanoparticulaires, au sein desquels ont été encapsulées différentes molécules (traceur fluorescent, principes actifs) et (2) l’évaluation biologique des systèmes ainsi obtenus sur différents contingents cellulaires. L’originalité de ce travail repose d’une part sur le processus de préparation des nanoparticules mais également sur le recouvrement de leur surface celui-ci étant destiné à renforcer leur tropisme pour les cellules articulaires, les chondrocytes. Nous avons pu, grâce au procédé de synthèse mis au point, préparer différents lots de nanoparticules, encapsulant plusieurs types de molécules, qu’il s’agisse de dextrane FITC (traceur biologique) ou des principes actifs, comme la chondroïtine sulfate ou l’acide hyaluronique. Le choix du recouvrement de surface des nanoparticules par le hyaluronate (HA) a été déterminé par le fait que les cellules chondrocytaires expriment à leur surface un récepteur spécifique du HA, le CD44. Une fois le processus de synthèse et de recouvrement des nanoparticules établi, le travail a consisté à démontrer in vitro l’innocuité des particules (cytocompatibilité, absence d’effets pathogènes, maintien de l’activité de biosynthèse matricielle) et l’intérêt du recouvrement par le HA destiné à favoriser l’internalisation dans les chondrocytes. Après avoir montré la plus forte affinité des nanoparticules recouvertes de HA (en comparaison avec un recouvrement par le poly(alcool vinylique) pour les chondrocytes, nous avons testé le système de vectorisation en injectant nanoparticules chez des animaux sains par voie intraarticulaire infrapatellaire. Les résultats obtenus concernant la cytocompatibilité, l’absence d’effets pathogènes et le maintien de l’activité de biosynthèse ont confirmé ceux observés lors des expériences réalisées in vitro. / The aim of the present work was to develop a nanoparticular system of vectorisation of therapeutic interests molecules for the treatment of osteoarticular pathologies. Nowadays, treatments aim more at treating the symptoms that to stop the pathology progress, major difficulty being the release of molecules and their addressing. The objectives of such a research consist on two working axes, (1) the development of nanoparticulaires systems, in which we have encapsulated various molecules (fluorescent tracer, pharmacological compounds) and (2) the evaluation of systems so obtained on different cells contingents. The originality of our work is on one hand the process of preparation of nanoparticles and on the other hand the coating of nanoparticles with HA in order to increase interactions with articular cells, chondrocytes. Thanks to our technique of synthesis, we could prepare different types of nanoparticles, loading several molecules like dextran FITC (biological tracer) or active principles, as the chondroïtin sulphate or hyaluronic acid (HA). The choice of the HA for coated the nanoparticules surface was decided because it is well known that chondrocytes express in their surface a specific receptor of hyaluronique acid, CD44. Once the process of synthesis and the coating of nanoparticles established, our job consisted in showing the harmlessness of particles in vitro (cytocompatibility, lack of pathogenic effects, preservation of the matrix biosynthesis/turnover) and the interest of coating nanoparticules by HA to facilitate the internalisation by chondrocytes. We showed a stronger affinity of nanoparticles covered with HA (versus PVA-coated nanoparticles) for chondrocytes (versus synoviocytes). We also tested our cells targetting system by injecting nanoparticles by intraarticular way at healthy animals. The obtained results confirmed those observed during the in vitro experiments what allows us of validated the concept of vectorization of therapeutic molecules by means of nanoparticular systems for the osteoarticular diseases.

Th.--Informatique--Paris IX, 1988. / Bibliogr. p. 243-246.

Th. doct.--Informatique et réseaux--Paris--ENST, 1994. / Bibliogr. p. 125-134.

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l’action conjuguée d’un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l’oxygène. Dans le cadre d’un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l’effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d’un co-récepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d’ARN interférence visant à éteindre l’expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur-dépendante du conjugué. In vivo, l’accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l’endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l’accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d’augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide A?[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse. / Photodynamic therapy (PDT) is a treatment modality against small localized tumors, based on the combined action of a photosensitizer (PS), light and oxygen. A new method of PDT, the VTP (vascular targeted photodynamic therapy) was studied. The purpose of our strategy is to promote the anti-vascular effect of PDT by targeting the tumor vasculature. We studied the behaviour of the tetraphenylchlorine (TPC) conjugated, via the Ahx spacer, to a VEGF co-receptor (neuropilin-1) specific heptapeptide (ATWLPPR), in vitro and in vivo. A comparative study of TPC versus the conjugated PS, TPC-Ahx-ATWLPPR, allowed us to identify in vitro, using a technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1, a receptor-dependent uptake of the conjugate. In vivo, a preferential accumulation of TPC-Ahx-ATWLPPR in endothelial cells and its anti-vascular effect were demonstrated. A study of stability in vitro and in vivo of the conjugate was conducted. In vivo, the peptide sequence was degraded 4 h after intra-venous injection. Pharmacokinetics and tissue biodistribution studies of TPC-Ahx-ATWLPPR and its main degradation product, TPC-Ahx-A, was performed in bearing nude mice. The degradation process of the peptide is important in the organs of the reticulo-endothelial system, where the accumulation of the conjugate is majority. In order to improve in vivo stability of the targeting-peptide, new peptides were design and tested. The pseudopeptide A?[CH2NH] TWLPPR bound NRP-1, and after coupling with the PS, no degradation is observed in plasma in vivo 4 h after intra-venous injection.

Les aquaporines (AQPs) sont de petites protéines membranaires permettant le passage facilité de l’eau, du glycérol et de certains solutés à travers les membranes biologiques. Elles jouent d’importants rôles de transport transmembranaires ou transcellulaires dans diverses cellules telles que les cellules rénales, mais aussi dans les kératinocytes de l'épiderme. L’épiderme est un épithélium pluristratifié en constant renouvellement. Le calcium extracellulaire joue un rôle important dans le mécanisme de différenciation des kératinocytes.Dans ce travail, nous avons montré que la différenciation induite par le calcium de kératinocytes humains s'accompagne de l’adressage de l’aquaporine-3 (AQP3) du réticulum endoplasmique, vers les membranes plasmiques. Pour étudier la cinétique et les bases moléculaires de cette régulation, notre objectif était de produire des clones stables d'une lignée de kératinocytes humains en culture (HaCat) exprimant une AQP3 fluorescente. Malgré plusieurs tentatives, je n'ai pas pu obtenir ces clones stables. J'ai alors choisi un autre modèle de cellules épithéliales en culture; les cellules MDCK. Nous avons produit deux lignées stables de MDCK exprimant des aquaporines fluorescentes: l'AQP3-GFP et l'AQP2-mCherry. De manière intéressante, dans les cellules MDCK, l'AQP3 -GFP reproduit la régulation de son adressage par le calcium observée dans les kératinocytes humains; dans des cellules MDCK cultivées en présence de 0,15mM de Ca2+, l’AQP3-GFP est localisée dans le réticulum endoplasmique, tandis qu’à 1,5mM de Ca2+ extracellulaire, celle-ci est localisée aux membranes plasmiques. Dans les mêmes conditions, l'AQP2-mCherry conserve une localisation intracellulaire. Par des expériences de « calcium switch », nous avons étudié la cinétique du trafic cellulaire de l'AQP3 et montré que l'adressage de l’AQP3 à la membrane plasmique en réponse au calcium est lent (6h minimum) et semble dépendant non seulement de la différenciation cellulaire, mais aussi de l'établissement de la polarité cellulaire. A l’aide d’inhibiteurs de la PLC et de la PKC, nous avons montré l’implication de cette voie de signalisation, qui dépend du calcium, dans le trafic de l’AQP3. De plus, l'adressage membranaire de l'AQP3 est dépendant du cytosquelette d’actine.En conclusion, nous montrons pour la première fois une régulation du trafic intracellulaire d'une aquaporine par le calcium au cours de la différenciation et de l'établissement de la polarité cellulaire de cellules épithéliales. Cette régulation permet probablement l'hydratation de l'épiderme humain, sans remettre en cause la barrière de perméabilité que constitue la peau. / The aquaporins (AQPs) are small membrane proteins forming water channels and transporters for smal solutes like glycerol. The AQPs play important roles in transmembrane or transcellular transports in various cells, like kidney cells, but also in skin epidermis keratinocytes. The skin epidermis is a pluristratified epithelium, undergoing continuous renewal. Extracellular calcium plays an important role in the differentiation of keratinocytes.In this work, we demonstrate that during calcium-induced differentiation of human keratinocytes, aquaporin-3 (AQP3) is translocated from the endoplasmic reticulum to plasma membranes. In order to study the kinetics and the molecular bases of this regulation, our goal was to produce stable clones of a human keratinocyte cell line (HaCat) expressing a fluorescent AQP3. Despite several trials, i was not able to obtain such clones. Thus i pursued with another epithelial cell line: MDCK cells. We have produced two lines of MDCK cells stably expressing fluorescent AQPs: AQP3-GFP and AQP2mCherry. Interestingly in MDCK cells, AQP3-GFP reproduced the regulated intracellular trafficking observed in human keratinocytes; in MDCK cells grown in a medium containing 0.15 mM Ca2+,, AQP3-GFP was localized in the endoplasmic reticulum. After extracellular Ca2+ was raised to 1.5 mM, AQP3-GFP was seen in plasma membranes. In the same conditions, AQP2-mCherry remained intracellular throughtout the experiment. With calcium-switch experiments, when have then studied the kinetics of AQP3 trafficking. We have shown that targeting of AQP3 to plasma membranes is a slow process (at least 6h) and seems dependent not only of cell differentiation, but also on the establishment of cell polarity. Using inhibitors of PLC and PKC, we have shown the implication of this signalling pathway, which is dependent on calcium, in AQP3 trafficking. In addition we found that plasma membrane expression of AQP3 is dependent on actin cytoskeleton.In conclusion, we show for the first time a regulation of intracelluar trafficking of an aquaporin in calcium-induced differentiation and after establishment of epithelial cell polarity. This regulation likely allows human skin epidermis hydration whithout compromising the permeability barrier of skin.

La biogénèse des mitochondries est un processus qui implique l’importation de plus de 98% des protéines constitutives de ces organites. Les signaux protéiques impliqués dans l’importation de ces protéines dans les mitochondries sont relativement bien caractérisés. Il y a une dizaine d’année, il a été montré chez la levure et les mammifères que d’autres signaux, présents au niveau des ARNm étaient également impliqués dans l’adressage et l’importation des protéines dans les mitochondries. Ce processus d’adressage d’ARNm à la surface des mitochondries s’est montré fondamental pour la biogénèse et la fonction des mitochondries chez la levure. Au cours de cette thèse, nous avons démontré que des ARNm étaient adressés à la surface des mitochondries chez trois espèces végétales. Par la combinaison d’approches in vitro et in vivo, nous avons également identifié des éléments cis permettant l’adressage d’ARNm à la surface des mitochondries à partir d’un messager candidat : AtVDAC3. Ces éléments cis sont localisés dans une séquence de 142 nt présente dans la région 3’UTR du messager AtVDAC3. Le rôle de ce processus chez les plantes est actuellement en cours d’étude. / Mitochondria biogenesis requires the import of more than 98 % of their constitutive proteins. Proteic signals involved in mitochondrial protein import are well known today. Ten years ago, it was shown in yeast and mammals that targeting signals are also present at the level of mRNAs. Cytosolic mRNA targeting to mitochondria is an extended process concerning half of the mRNAs encoded mitochondrial proteins in yeast. Furthermore, this process is fundamental for yeast mitochondria biogenesis and functions. During this PhD, we showed that some mRNAs are also targeting to mitochondria in three different plant species. These results highlighted the conservation of this process during evolution. By using in vivo and in vitro experimental strategies, we also identified a mitochondrial cis-targeting element in one candidate mRNA: AtVDAC3. This cis-element is 142 nt long and is located in the 3’UTR of the AtVDAC3 mRNA. We are now investigating the roles of this process in mitochondria biogenesis and functions in plants.

Des mutations dans le génome mitochondrial donnent lieu à l’apparition de maladies neuro-dégénératives ou de myopathies. Pour développer des approches de thérapie génique pour prévenir de ces syndromes, nous devons mieux comprendre les mécanismes moléculaires d’import mitochondrial des ARN. Pour cela nous tentons de récapituler in vitro l’import des ARN à partir d’extraits cellulaires fractionnés par différentes méthodes telles que la chromatographie d’exclusion ou d’affinité à l’aide d’étiquettes d’ARN ou de protéines. Nos résultats affinent nos connaissances de ces mécanismes et permettent d’avancer l’idée que l’énolase, une enzyme de la glycolyse, n’agit pas seule lors de la première étape de l’import de l’ARNtLys avec anticodon CUU (tRK1). En effet nous avons montré que l’énolase ultra-purifiée ne se fixait plus à tRK1 in vitro, alors que des préparations de mitochondries de levure récapitulaient l’import lorsque diverses fractions ajoutées à l’énolase étaient testées. Les fractionnements d’extraits opérés permettent de cerner certaines protéines qui pourraient fonctionner de concert avec l’énolase pour véhiculer tRK1 vers la mitochondrie. / Mutations in the mitochondrial genome give rise to neurodegenerative diseases or myopathies. To develop gene therapy for preventing the appearance of these syndromes, we need to better understand the molecular mechanisms of mitochondrial RNA. For this purpose we try to recapitulate in vitro the import of RNA from cell extracts fractionated by different methods such as exclusion or affinity chromatography using tagged RNAs or proteins. Our results refine our knowledge of these mechanisms and allow to advance the idea that enolase, an enzyme of glycolysis, does not act alone during the first stage of import of tRNALys with anticodon CUU (tRK1). Indeed, we have shown that ultra-purified enolase no longer binds to tRK1 in vitro, while preparations of yeast mitochondria recapitulate the import when various fractions mixed with enolase were tested. The performed extracts fractionation make it possible to point to certain proteins which could work in concert with the enolase to convey tRK1 to mitochondria.

L'accès et le contrôle d'accès à l'information réparties constituent un domaine fondamental de l'informatique répartie. En effet, la désignation des objets qui encapsulent l'information, la localisation de ces objets, leur partage entre les usagers autorisés, leurs accès et les contrôles de ces accès déterminent les structures de base de toute architecture de système réparti. Cette Habilitation à Diriger les Recherches résume un ensemble de travaux que j'ai essentiellement réalisés dans le cadre de deux projets de recherche : le projet GUIDE mené à l'Unité Mixte Bull-IMAG de 1990 à 1994, et le projet SIRAC qui a débuté en 1995 et qui se poursuit actuellement. A travers ces projets, j'ai été amené à étudier les problèmes d'accès et de contrôle d'accès dans des environnements très différents, à savoir un système à objets répartis (Guide), une mémoire virtuelle répartie (Arias) et plus récemment un environnement Java réparti sur l'Internet. A partir d'un bilan des travaux effectués et des résultats obtenus, je dresse les perspectives de recherches pour les années à venir.

À ce jour, les analgésiques de choix dans le traitement de la douleur sont toujours les composés opioïdergiques agissant sur le récepteur mu (MOPR), comme par exemple la morphine. Étant donné les effets secondaires indésirables observés avec ces agonistes, des alternatives ont été envisagées pour traiter la douleur adéquatement tout en réduisant les effets indésirables. Un rôle pour le récepteur opioïdergique delta (DOPR) a été proposé, car son activation engendre moins d'effets secondaires que MOPR. Cependant, la faible efficacité analgésique de ses agonistes limite son utilisation clinique. Les études menées dans le laboratoire du Pr Louis Gendron ont pour but principal d'étudier les rôles de DOPR, sa régulation et ses mécanismes d'action pour contrer la douleur. Chez les rongeurs, il est entre autre [i.e. autres] possible d'augmenter l'analgésie induite par les agonistes DOPR dans certaines conditions, comme suite à un traitement chronique avec un agoniste MOPR ou lors d'une douleur de type inflammatoire ou neuropathique. En conditions normales, DOPR semble séquestré au niveau intracellulaire, ce qui pourrait expliquer sa faible efficacité analgésique. Cependant, une augmentation de la disponibilité membranaire de DOPR semble corrélée à l'augmentation de ses effets analgésiques. Différentes hypothèses ont été proposées pour expliquer ce phénomène et ce mémoire présente un survol des différents mécanismes de régulation proposés pour DOPR en s'attardant principalement sur le rôle possible de la substance P. Ce neuropeptide a en effet été décrit comme étant essentiel pour permettre l'expression membranaire de DOPR et ainsi permettre l'analgésie via ce récepteur. Cependant, des différences dans la localisation de la substance P et de DOPR ont été soulevées. Mon étude évalue donc le rôle de la substance P dans l'analgésie produite par des agonistes DOPR dans un modèle de douleur inflammatoire. Les résultats obtenus ici démontrent que la substance P ne semblent [i.e. semble] pas essentielle pour permettre la compétence fonctionnelle de DOPR. Cela suggère donc l'existence de mécanismes de régulation de DOPR indépendants de la substance P. Il ne semble donc pas y avoir un seul et unique mécanisme responsable de la régulation de DOPR, différentes hypothèses sont explorées dans ce mémoire.

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