Le système lymphatique a pour rôle principal de drainer les fluides tissulaires et de participer à la surveillance immune. La lymphangiogenèse est principalement activée par deux facteurs : les vascular endothelial growth factors-C et -D (VEGF-C et VEGF-D). Ces facteurs participent à la progression métastatique à la fois en stimulant la prolifération des vaisseaux lymphatiques dans la tumeur et en périphérie et en provoquant la dilatation des vaisseaux collecteurs facilitant ainsi le passage des cellules tumorales de la tumeur primaire aux ganglions lymphatiques. Lors de son développement, une tumeur est soumise à de nombreux stress cellulaires tels que l'hypoxie, l'inflammation ou la déprivation en nutriments. Ma thèse a donc été consacrée à l'analyse des régulations moléculaires permettant une surexpression des facteurs lymphangiogéniques en condition de stress cellulaire. Lors d'un premier projet de recherche j'ai démontré que l'hypoxie réduit la transcription de VEGF-C ainsi que sa traduction coiffe-dépendante mais activait une traduction médiée par un site interne d'entrée du ribosome (IRES). De plus, cette activation de la synthèse de VEGF-C en hypoxie est indépendante de HIF-1a et stimule la lymphangiogenèse dans les tumeurs ainsi que dans les ganglions lymphatiques participant ainsi à la dissémination tumorale. Dans un second temps, j'ai démontré que le VEGF-D possédait lui aussi un IRES activé par un choc thermique. L'activité de l'IRES du VEGF-D est régulée par la localisation subcellulaire d'un facteur trans-activateur de l'IRES (ITAF) : la nucléoline. Cette protéine est exportée du noyau vers le cytoplasme lors d'un choc thermique. Ce processus est inhibé par un traitement avec un anti-inflammatoire non stéroïdien ce qui supprime l'activation de la traduction IRES dépendante du VEGF-D. Enfin lors d'un troisième projet, j'ai travaillé sur le lymphœdème secondaire, une pathologie caractérisée par une destruction du système lymphatique où la lymphangiogenèse doit être stimulée. J'ai évalué l'impact de l'hormonothérapie, principal traitement du cancer du sein, sur l'expression du VEGF-C et -D. J'ai démontré que l'estradiol stimulait l'expression de ces facteurs alors que l'hormonothérapie diminue leur synthèse et provoque une destruction de l'endothélium lymphatique. En conclusion, mes trois projets de thèse m'ont permis d'étudier les régulations moléculaires des deux facteurs lymphangiogéniques principaux dans des pathologies provoquées par une lymphangiogenèse excessive ou insuffisante. / Tumor lymphangiogenesis promotes lymph node metastasis using two mechanisms consisting of lymphatic vessels proliferation and dilatation to facilitate tumor spread. Lymphangiogenesis is mainly promoted by two growth factors: the vascular endothelial growth factor C and D. My PhD was focused on the molecular regulations inducing a tumoral over-expression of these two factors during stress. I demonstrated that hypoxia reduced VEGF-C transcription and cap-dependent translation while activating an Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent mechanism of translation. This upregulation of VEGF-C in hypoxia is independent of HIF-1a; and stimulates lymphangiogenesis in tumors and lymph nodes and contribute to lymphatic metastasis. Then, I have discovered that VEGF-D had an IRES selectively activated by heat shock. VEGF-D IRES is regulated by a subcellular relocalization of an ITAF, the nucleolin. This molecular process is reversed by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) that decrease VEGF-D IRES translation initiation by targeting the nucleolin. Finally, I worked on secondary lymphedema, a pathology that is characterized by a disruption of the lymphatic network where lymphangiogenesis thus need to be restored. In this condition, I have evaluated the impact of hormone therapy, the main treatment for breast cancer, on the regulation of lymphangiogenic factors. I found that estradiol stimulates the expression of VEGF-C and-D contrary to the hormone therapy that inhibits VEGF-C and -D and thus mediates a disruption of the lymphatic endothelium. Taken together, my PhD projects have allowed me to study the regulations of VEGF-C and -D in pathologies mediated either by an excessive or an insufficient lymphangiogenesis.

Un défi majeur en cancérologie est le traitement des tumeurs mammaires dites triple-négatives (ER-, PR-, HER2-). Elles sont le plus souvent résistantes aux traitements conventionnels et présentent un haut risque de récidive. De plus, l’absence de cibles thérapeutiques ne permet pas le développement de thérapie spécifique. 78% de ces tumeurs expriment faiblement la claudine 1 et sont de très mauvais pronostic. Cette protéine est impliquée dans l'adhérence des cellules entre elles et pourrait jouer un rôle suppresseur de tumeur dans les cancers mammaires. Dans ce contexte, nous étudions si sa réexpression pourrait être une piste de traitement. Au laboratoire, nous avons développé des dérivés de la famille des thiazolidinediones (TZD) qui stimulent l’expression de la claudine 1 et induisent l’apoptose des cellules cancéreuses mammaires. Les objectifs de ma thèse ont consisté 1) à déterminer l’implication de la claudine 1 dans l’effet pro-apoptotique de ces composés 2) à l’étude de leurs mécanismes d’action 3) évaluer si l’expression de la claudine 1 pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses triple-négatives aux agents de chimiothérapie. Au cours de cette thèse, nous avons montré que la surexpression de la claudine 1 et le composé Δ2-TGZ induisent l’apoptose des cellules triple-négatives « claudin 1-low » MDA-MB-231 et Hs578T. De plus, la claudine 1 est impliquée dans l’effet pro-apoptotique de la Δ2-TGZ dans les cellules MDA-MB-231. Par ailleurs, nous avons démontré que les dérivés TGZ, la Δ2-TGZ et l’AB186, agissent de manière précoce en modifiant la morphologie des cellules suivie d’une réexpression de la claudine 1 membranaire et d’une inhibition de la migration cellulaire avant même d’induire la mort cellulaire par apoptose. De plus, la surexpression de la claudine 1 inhibe la migration cellulaire associée à la perte des fibres de stress et la formation des jonctions intercellulaires. Nous avons également montré que la réexpression de la claudine 1 sensibilise les cellules MDA-MB-231 à l’agent de chimiothérapie, le 5-FU. L’ensemble des résultats de thèse a permis de mieux comprendre le mécanisme d’action de la Δ2-TGZ et de l’AB186 sur les cellules cancéreuses mammaires mais aussi d’identifier la claudine 1 comme cible potentielle prometteuse dans les cellules triple-négatives « claudin 1-low » / A major challenge in oncology is the treatment of triple-negative breast cancer (ER-, PR-, HER2-) as no targeted therapy are available. These tumors present often a chemotherapy resistance and a higher relapse incidence. 78% of them do not express claudin 1 and display a poor prognosis. Claudin 1 is involved in cell-cell adhesion and may be a tumor suppressor gene in breast cancer. In this context, we study if claudin 1 re-expression could be a possible approach. In the laboratory, we developed derivatives thaziolidinediones (TZD) compounds, which increase claudin 1 expression and lead to apoptosis of breast cancer cells. The goals of my thesis is 1) to characterize the involvement of claudin 1 in their pro-apoptotic effect 2) to study their mechanism of action 3) to determine if claudin 1 could sensitize the TNBC cells to the chemotherapy agents. During my thesis, we showed that claudin 1 overexpression and the compound Δ2-TGZ induce apoptosis of TNBC « claudin 1-low » MDA-MB-231 and Hs578T cells. Claudin 1 is involved in the pro-apoptotic effect of Δ2-TGZ in MDA-MB-231 cells. Then, we demonstrated that Δ2-TGZ and AB186 lead to early action through a modification of cell morphology followed an expression of claudin 1 at the membrane and an inhibition of cell migration before the apoptosis process. In addition, claudin 1 overexpression decreases the cell migration through the loss of stress fibers and the formation of cell junctions. We showed that claudin 1 overexpression potentialize the pro-apoptotic effect of Δ2-TGZ in MDA-MB-231 cells. Finally, we observed that claudin 1 sensitize the MDA-MB-231 cells to 5-FU. In fine, our data allowed a better understanding of Δ2-TGZ and AB186 mechanism of action and identification of claudin 1 as a promising target in TNBC « claudin 1-low »

Le système immunitaire est un ensemble de mécanismes impliquant différents types de cellules qui produisent des facteurs solubles (cytokines, chimiokines ou molécules cytotoxiques) qui contribuent à la régulation et aux réponses immunitaires. La caractérisation à l'échelle cellulaire de la production de ces facteurs solubles présente un grand intérêt d'une part sur le plan fondamental pour comprendre les cascades d'événements des régulations cellulaires, et d'autre part dans le suivi de la réponse immunitaire (infections, cancers, auto-immunités, greffes, vaccins, etc.). Cependant, la plupart des techniques actuellement disponibles (ELISpot, cytométrie en flux, microarrays, etc.) ne permettent pas d'étudier plusieurs cytokines en rapport avec le phénotype des cellules sécrétrices et/ou sans marquage et d'analyser les secrétions de cytokines en temps réel par des cellules individuelles. Dans cette étude, une « biopuce à cellules » a été développée pour analyser les secrétions de cytokines par les cellules individuelles (lymphocytes T) in vitro. La biopuce est fonctionnalisée par greffage électrochimique des motifs d'anticorps spécifiques aux protéines membranaires de cellules et/ou d'anticorps spécifiques aux cytokines, tous couplés au pyrrole. Ensuite, un traitement de surface est effectué avec du poly (éthylène glycol) thiol (Thiol-PEG) pour empêcher la fixation non spécifique de cellules sur la surface de la biopuce. Un dispositif microfluidique en polydimethyllsiloxane (PDMS) et maintenu à 37°C a aussi été développé afin d'intégrer toutes les opérations d'analyse et de détection dans un seul système. La biopuce développée dans cette étude permet la capture spécifique et stable de lymphocytes T individuels viables et la détection ultérieure de cytokines sécrétées par chaque cellule individuelle. Dans ce travail, la détection des cytokines sécrétées (IL-2 et IFN-γ) a été effectuée par fluorescence dans un format en sandwich. Cette «biopuce à cellules» est également compatible avec l'imagerie par résonance plasmonique de surface (SPRi), ce qui pourrait permettre de réaliser des analyses en temps réel et la détection sans marquage de plusieurs cytokines sécrétées par des cellules individuelles. Cette technique fournit un outil très prometteur pour l'analyse de marqueurs biologiques et de l'activité de cellules et l'étude des réponses immunitaires. / The immune system is a set of mechanisms involving many different cell types which communicate through downstream signals mediated principally by soluble factors (i.e. cytokines) to protect the host against invading organisms and to control adequate immune responses. The identification and characterization at the cellular level of cytokine production has a huge interest for both fundamental research and clinical studies. However, the majority of techniques currently available (ELISpot, flow cytometry, microarrays, etc.) have several shortcomings including notably the assessment of multiple cytokines in relation to secreting cell phenotypic classification and/or label-free and real-time analysis of cytokine secretions at individual cell level. Hence, in this study, we developed a « cell biochip » to analyze the secretion of cytokines by individual cells (T lymphocytes) activated and cultured in vitro. The biochip is functionalized by electrochemically grafting patterns of pyrrole-conjugated cell membrane-specific and cytokine-specific antibodies and treated with Poly(ethylene glycol)thiol (Thiol-PEG) self-assembled monolayers (SAMs) to stably avoid non-specific binding of cells on the surface. A polydimethyllsiloxane (PDMS)-based microfluidic device maintained at 37°C was also developed in order to integrate all the detection assay operations in a single system. The biochip developed here allows specific and stable capture of viable and bioactive individual T cells and subsequent detection of secreted cytokines in the close vicinity of each individual cell. In this work, the detection of secreted cytokines (IL-2 and IFN-γ) was performed by fluorescence in an immunosandwich assay format. This « cell biochip » is also compatible with surface plasmon resonance imaging (SPRi), which could therefore allow expanding its functionality to enable real-time and label-free detection of multiple cytokines from individual cells. Such technique provides a very promising tool for the analysis of biomarkers and cell activity and the monitoring of immune responses.

De récents progrès en biologie cellulaire ont montré que le noyau d'une cellule vivante est un ensemble bien organisé de différents domaines ayant chacun une fonction propre. Cette organisation est hautement dynamique. En effet, elle est la clé de l'adaptation de la cellule à son environnement. La dynamique du noyau est ainsi le reflet de l'état de la cellule. <br />Bien que l'étude de cette dynamique soit devenue l'un des enjeux majeurs de la recherche en biologie cellulaire, la dynamique globale du noyau est encore peu comprise. Pour étudier cette dynamique nous avons mis au point un montage expérimental original de diffusion dynamique de la lumière. Il est à noter que si la diffusion dynamique de la lumière est une technique « classique » pour l'étude des propriétés dynamiques des systèmes moléculaires organisés (i.e. systèmes colloïdaux, surfactants, polymères en solution, gels, cristaux liquides), elle n'avait, encore, jamais été utilisée pour étudier les propriétés dynamiques du noyau d'une cellule vivante. Grâce à ce montage, nous avons étudié la dynamique globale du noyau de cellules neuroblastomes de la lignée SHEP, au cours du cycle cellulaire. Nous avons ainsi pu observer que la dynamique interne du noyau est très riche et très complexe, avec un très grand nombre de temps caractéristiques s'étalant de quelques millisecondes à quelques dizaines de secondes. Par l'analyse des fonctions d'autocorrélation de l'intensité diffusée, < I(0)I(t) >, nous avons, plus particulièrement, sondé la dynamique interne du noyau entre la milliseconde et la seconde. Nous avons mis en évidence deux distributions indépendantes de temps caractéristiques. La première est une distribution de temps rapides compris entre 5 et 70 ms. La deuxième est une distribution de temps plus lent compris entre 0,5 et 2 s. Nous avons montré que ces distributions étaient dépendantes de la phase du cycle dans laquelle se trouvaient les cellules.<br />Le montage expérimental que nous avons construit nous a également permis de mettre en évidence et d'étudier un processus de transmission de la mort par apoptose d'une cellule vers ses plus proches voisines.

En raison de leur caractère torrentiel, les « crues rapides » qui apparaissent en périodes printanière et estivale dans les régions du nord de la France constituent aujourd'hui la forme la plus originale et la plus dangereuse des inondations rencontrées dans ces régions. Le poids des activités humaines dans le fonctionnement de ces crises hydrologiques est incontestable. Ces crues turbides prennent naissance sur des territoires agricoles où les espaces cultivés ne cessent de se développer. L'urbanisation croissante et la place du réseau routier dans les axes majeurs d'écoulement aggravent la rapidité des flux et la vulnérabilité des biens et des personnes. Afin d'améliorer la connaissance sur ces événements, un inventaire a été réalisé à partir des dossiers « CatNat ». L'approche comparative menée sur les 189 bassins versants recensés (1983-2005) a permis de faire ressortir l'influence de la morphologie à différentes échelles. La vitesse de concentration de l'écoulement rapide est principalement liée à la combinaison entre le système de pentes, l'organisation des réseaux de talwegs et la forme des bassins versants. Il n'existait cependant aucune méthode permettant de mesurer, de manière synthétique et continue, le rôle de cette composante sur la dynamique hydrologique d'un bassin versant. Les approches quantitatives se sont limitées à des mesures séparées des composantes morphologiques (indices de compacité, rapport de confluence d'Horton, courbe hypsométrique...). En s'appuyant sur la théorie des systèmes complexes, et en particulier sur les automates cellulaires, il a été possible de développer des méthodes permettant de quantifier l'efficacité de la structuration en trois dimensions du « bassin versant ». L'adaptation de ces nouvelles méthodes d'analyse spatiale, encore peu employées en géomorphologie, nécessitera une réflexion sur la validité des outils et la pertinence des<br />résultats en réintégrant progressivement les autres variables de l'hydrosystème. Tous ces résultats aboutissent à la réalisation de différentes cartes de sensibilité dans ces régions du nord de la France.

Dans cette thèse, nous proposons successivement deux modèles discrets par réseaux d'automates cellulaires, du processus de subduction-érosion en<br />tectonique des plaques, puis présentons les simulations informatiques parallèles correspondantes.<br /><br />Après une présentation de la tectonique des plaques et des marges convergentes de type II (avec érosion), nous présentons les deux tendances de modélisation existantes, étudions leurs avantages et inconvénients respectifs et montrons l'intérêt de développer une démarche radicalement différente. Nous exposons alors nos hypothèses de travail relativement restrictives et leurs limites, en commençant d'abord par présenter la géométrie d'ensemble du "plan de coupe de modélisation" et sa dynamique, puis en énumérant les phénomènes à reproduire, enfin, en introduisant des échelles de temps et la représentation de l'érosion par une altération (un changement de matière) due au vieillissement.<br /><br />En ce qui concerne les modélisations plus précisément, nous nous inspirons très fortement du "Sand Pile Model" uni-dimensionnel pour développer notre propre modèle uni-dimensionnel et introduire la notion de réseau d'automates cellulaires fini généralisé. Dans le cas du modèle bi-dimensionnel, partant du même principe, nous cherchons à implémenter un modèle d'avalanches dans un tas de sable représenté par un réseau d'automates cellulaires bi-dimensionnel. Constatant que la multiplication des informations stockées dans la structure même du réseau offre un meilleur rendu-visuel, nous choisissons alors de généraliser cette méthode et abordons la description de notre propre réseau d'automates cellulaires.<br /><br />Les temps de calcul respectifs de chacune des simulations séquentielles ainsi que le fait que les réseaux d'automates cellulaires constituent un modèle canonique du calcul parallèle à fine granularité, nous incitent à développer des simulations parallèles et à les porter sur des ordinateurs parallèles tels que le CRAY T3E et l'ORIGIN 2000. Après avoir exposé la stratégie de décomposition de domaine que nous avons employée (avec équi-répartition de la charge des sous-domaines sur l'ensemble des processeurs et minimisation de la taille des problèmes aux interfaces), nous montrons l'intérêt d'utiliser une bibliothèque d'échanges de messages appropriée dans le cadre d'une décomposition de domaine régulière sur une architecture parallèle à mémoire distribuée.<br /><br />Les résultats obtenus sont révélateurs (pour la simulation bi-dimensionnelle du moins) de la très bonne parallélisabilité du problème posé. Ils nous permettent de présenter quelques copies d'écran des animations graphiques<br />obtenues et leur validation d'un point de vue géotectonique. Des développements futurs pourraient être orientés vers la mise au point d'une plate-forme logicielle parallèle adaptée, puis vers une étude de qualification de la concentration des déformations au sein de la plaque chevauchante.

Le sujet de cette thèse est l'évaluation par simulation des performances des systèmes radiotelephoniques. En première partie, on présente les différentes techniques d'accès multiple. En deuxième partie, on applique une méthode de modélisation en deux phases inspirée des techniques d'agrégation à un réseau radiotelephonique cellulaire. La dernière partie concerne l'évaluation des performances d'un algorithme de contrôle des retransmissions dont l'intérêt est de prendre en compte le phénomène de capture

Ce travail a pour but de proposer une méthode de modélisation et de segmentation du cortex en IRM qui soit adaptée aux utilisations en électroencéphalographie (EEG) et en magnétoencéphalographie (MEG). La complexité du cortex a nécéssité le développement de modèles mathématiques spécifiques. Les contributions de la thèse se situent donc à deux niveaux : au niveau théorique avec le développement d'un modèle discret à la fois volumique et surfacique reposant sur les complexes cellulaires, l'étude de ses propriétés, et le développement d'une méthodologie de segmentation prenant en compte ses caractéristiques ; et au niveau applicatif avec l'utilisation de ce modèle sur des IRM tridimensionnelles pour des applications en EEG et en MEG. L'étude des aspects algorithmiques, imposé par le volume de données, a également constitué une partie importante du travail.

L'utilisation de transgènes actifs dans le cortex surrénalien de souris a permis de dériver de nouvelles lignées cellulaires de la zone fasciculée de la corticosurrénale (lignées ATC) et de tester le pouvoir transformant de gènes candidats au développement de tumeurs corticosurrénaliennes. Les cellules ATC produisent de la corticostérone et expriment l'ensemble des gènes impliqués dans la stéroïdogenèse sous le contrôle de l'ACTH. Elles ont permis d'explorer les rôles antagonistes des facteurs de transcription SF1 et DAX1 dans le mécanisme d'action de l'ACTH. Les modèles cellulaires et murins surexprimant IGF2 ou ayant perdu en partie l'expression de p57kip2 ont conduit à rejeter leur implication individuelle dans le développement des corticosurrénalomes. Nous avons montré que l'expression dans la corticosurrénale de souris d'une sous unité régulatrice RIalpha tronquée de la PKA reproduit l'hyperactivité endocrine rencontrée dans les hyperplasies micronodulaires pigmentées des surrénales

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs accessibles à la lumière. Elle repose sur l'action combinée d'un photosensibilisateur qui, en présence d'oxygène et sous l'effet d'une irradiation lumineuse, induit la synthèse d'espèces réactives de l'oxygène cytotoxiques. L'effet tumoricide de la PDT se traduit par des dommages directs sur les cellules ainsi que des dommages indirects de la néovascularisation tumorale et une activation du système immunitaire. Dans cette étude, nous avons démontré dans une première partie l'intérêt de se baser sur la distribution intratumorale de la mTHPC et non pas sur les études de biodistribution pour l'optimisation des conditions de traitement par PDT et en particulier de l'intervalle drogue-lumière (IDL). Un co-ciblage des vaisseaux et du parenchyme tumoral via un fractionnement de l'administration de la mTHPC a permis d'obtenir un taux de guérisons de 100%. Cette efficacité a été corrélée à la potentialisation de la mort des cellules par apoptose et valorisée par son association à des dommages secondaires cutanés restreints. La stratégie de fractionnement de l'administration s'avère donc être très prometteuse dans un contexte clinique. Dans la seconde partie de cette étude, nous avons établi la redistribution de la mTHPC in vivo dans le modèle de la membrane chorioallantoïdienne de poulet (CAM) à partir de formulations liposomales (Foslip®, Fospeg®) et son impact sur les dommages vasculaires photoinduits par la PDT.