La carcinose péritonéale est une atteinte néoplasique métastatique de la séreuse péritonéale caractérisée par la diffusion de multiples nodules tumoraux. Son pronostic est sombre, marqué par une chimiorésistance. Les traitements intrapéritonéaux, développés pour délivrer des drogues de chimiothérapie anti-cancéreuse directement au contact de ces nodules, ont permis d’améliorer en partie les résultats oncologiques de cette pathologie. Le principe est de mettre à profit la barrière péritonéo-plasmatique pour administrer des posologies plus élevées de drogues, directement au contact des nodules, et ainsi majorer leur cytotoxicité. En stratégie curative, la chimiothérapie intrapéritonéale est associée à une chirurgie de cytoréduction (CRS) complète et son efficacité est majorée par l’adjonction d’une hyperthermie (ChimioHyperthermie IntraPéritonéale - CHIP). Si ce traitement combiné a transformé le pronostic de patients sélectionnés, les résultats restent insatisfaisants. Par exemple les patients atteints de carcinose d’origine colorectale présentent un taux de survie globale à 5 ans de 40% lorsqu’ils sont éligibles à la CRS-CHIP et une médiane de survie de l’ordre de 16 mois quand le traitement se cantonne à de la chimiothérapie systémique.Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires impliqués dans cette chimiorésistance est donc nécessaire pour déterminer de nouvelles cibles thérapeutiques. Les protéines de choc thermique jouent un rôle fondamental dans l’homéostasie protéique intracellulaire en agissant comme protéines chaperonnes et en régulant l’architecture du cytosquelette. L’Hsp27 (ou HspB1) en particulier est impliquée dans la réponse à différents stress cellulaires comme le choc thermique, le stress oxydatif et l’exposition aux drogues de chimiothérapie. Via des mécanismes finement régulés, Hsp27 exerce une protection garantissant la survie cellulaire, en adaptant ses niveaux d’expression, d’oligomérisation et de phosphorylation. Le taux d’Hsp27 est dès lors augmenté dans la plupart des cancers et apparaît comme marqueur fort de mauvais pronostic. Cela en fait un acteur clé de la chimiorésistance et une cible thérapeutique potentielle.Parmi les thérapeutiques ciblées basées sur l’ARN, les oligonucléotides antisens (ASO) sont des molécules issues du génie génétique capables de bloquer spécifiquement la traduction d’un ARN messager cible en protéine. L’apatorsen, un ASO anti-Hsp27 de deuxième génération, a été développé pour bloquer la synthèse d’Hsp27 au sein de la cellule cancéreuse et ainsi rétablir la chimiosensibilité. Après avoir mis en place un modèle de carcinose péritonéale colorectale traitée par CRS et CHIP chez le rat, nous avons étudié in vitro et in vivo, l’effet de l’adjonction de l’apatorsen au traitement standard de cette maladie. Nos résultats ne montrent pas de gain significatif de survie et donnent lieu à une discussion sur cette stratégie de traitement / Peritoneal carcinomatosis is a neoplasic metastatic process of the peritoneal serous lining characterized by the spread of multiple tumoral nodules. The prognosis of such attempt is very poor, characterized by a global chemoresistance. Intraperitoneal treatments were developed to improve drug’s cytoxicity by delivering them directly on nodules. The principle is to take advantage of the peritoneal-plasma barrier that allows to deliver higher drug’s concentration directly onto nodules and so to improve cytotoxicity. In curative intent strategy intraperitoneal chemotherapy is combined to a complete surgical cytoreduction (CRS) and to hyperthermia to enhance efficiency (Hyperthermic Intraperitoneal Chemotherapy - HIPEC). Thanks to this strategy overall survival improved in selected patients but still be flawed. For example, patients with colorectale peritoneal carcinomatosis present a 40% five-year overall survival, whereas those not eligible to that aggressive treatment present a 16 months median survival. So a better understanding of cellular molecular mechanisms responsible for this chemoresistance that will allow identifying new therapeutic targets is needed. Heat shock proteins play a fundamental role in intracellular protein homeostasis by acting as chaperone and regulating cytoskeleton architecture. In particular, Hsp27 acts as a regulator of the cellular response to various stress, such as thermic choc, oxidative stress, exposition to antineoplasic drugs. Through finely regulated process, Hsp27 exerts a cytoprotective role to guaranty cell survival, by adapting its level of expression, oligomerization and phosphorylation. As so Hsp27 is a key actor of chemoresistance and a designated therapeutic target.Antisens oligonucleotides are a new class of molecular targeted treatment able to specifically block the traduction into protein of a messenger RNA. Apatorsen, a second generation anti-Hsp27 ASO, has been developed to decrease Hsp27 levels in neoplastic cells and so restore chemosensitivity.After establishing a colorectal peritoneal carcinomatosis rat model with CRS and HIPEC, we studied in vitro and in vivo the effect of the apatorsen adjunction to this standard treatment. Our results did not show a significant survival improvement and give rise to a discussion upon this treatment strategy

Objectif : à partir d'un sujet de DEA, avec le soutien de toute l'équipe INSERM U633, élaborer une stratégie de recherche et progresser sur un thème pour permettre le développement de la thérapie cellulaire. Ce travail de recherche fondamentale permettant l'écriture et l'application d'un protocole de recherche chez l'homme. Quatre protocoles différents ont été réalisés : 1) Améliorer la résistance du greffon cellulaire en appliquant un choc thermique ; 2) Améliorer la survie des myoblastes squelettiques à l'aide d'un gène de survie cellulaire ; 3) Etudier la survie et l'efficacité des cellules progénitrices adultes multipotentes dérivées de la moelle osseuse en greffon myocardique ; 4) Améliorer les résultats de la transplantation de myoblastes squelettiques par l'apport d'érythropoïétine. Un PHRC local sur la thérapie cellulaire par des cellules mononuclées médullaires autologues lors de la revascularisation myocardique a été élaboré et accepté. Actuellement un tiers de l'effectif a été inclus. Une modification des critères d'inclusion permet actuellement un recrutement plus important de patients.

Le noyau d'une cellule est hétérogène par sa structure et son activité et beaucoup de ses composants interagissent de façon dynamique. Lors de l'étude de processus cellulaires comme la réponse au stress thermique, des expériences classiques de spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS), qui sont habituellement limitées à un seul volume d'observation, n'apportent que des résultats partiels à cause des informations spatiales manquantes. Ce mémoire de thèse présente une nouvelle technique de FCS multi-confocale (mFCS) qui permet des mesures FCS simultanées à différents endroits d'une cellule. La technique est basée sur l'emploi d'un modulateur spatial de lumière pour la création de plusieurs volumes d'observations distincts et d'une caméra ''electron-multiplying'' CCD (EMCCD) pour la détection en parallèle. La résolution spatiale ainsi que la sensibilité du système mFCS sont proches de celles d'un système FCS classique et en utilisant un mode d'acquisition particulier une résolution temporelle de $14mu s$ a pu être atteinte. La technique mFCS est appliquée à l'étude de la réponse cellulaire au stress thermique en observant le facteur de transcription heat shock factor 1 (HSF1), qui est un régulateur clé de la réponse au stress thermique. Des mesures mFCS dans des cellules vivantes révèlent des changements dans la dynamique de HSF1 pendant le choc thermique. Ces changements concernent l'affinité ainsi que l'homogénéité spatiale des interactions avec l'ADN. En outre, nous avons également évalué les performances d'une caméra CMOS-SPAD et testé le dispositif en tant que capteur alternatif pour la mFCS en cellules vivantes.

Legionella pneumophila, l’agent responsable de la légionellose est transmissible à l’Homme par les aérosols environnementaux et infecte les macrophages pulmonaires. Après l’exposition à différents stress L. pneumophila est capable de d’entrer dans un état Viable Non Cultivable (VBNC) qui semble être une stratégie de survie. L’objectif de nos travaux était d’étudier l’état VBNC de différentes souches de L. pneumophila après des traitements thermique et chimique et d’évaluer le pouvoir infectieux des formes VBNC envers les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires. Nous avons étudié les profils physiologiques de L. pneumophila de trois souches différentes. Les résultats montrent que pour chaque souche 3 populations peuvent être identifiées, les légionelles viables cultivables, les VBNC et les bactéries mortes. Lorsque soumises aux stress, chaque souche possède un profil physiologique propre et la présence ou non de bactéries VBNC était dépendante du traitement appliqué et de la souche utilisée. La deuxième partie fut relative à l’étude des traitements thermiques de 70°C pendant 30 min et des chocs au dioxyde de chlore de 4, 6 et 7 mg/L pendant 60 min à température ambiante sur ces VBNC. Aucune légionelle VBNC n’est capable de se développer au sein des cellules et aucune croissance sur milieu BCYE n’a été observée après co-culture. La suite de notre étude a été d’étudier le comportement, envers les macrophages, de L. pneumophila revivifiées après culture sur amibes. Les résultats montrent que les légionelles VBNC induites par choc thermique et revivifiées par co-culture sur Acanthamoeba polyphaga sont capables d’infecter de nouveau les macrophages. En conclusion, ces résultats suggèrent que: (i) les formes VBNC de L. pneumophila ne sont pas spontanément infectieuses pour les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires in vitro et (ii) elles peuvent devenir pathogènes pour les cellules humaines après revivification préalable sur A. polyphaga / Legionella pneumophila, the causative agent of legionellosis is transmitted to human through aerosols from environmental sources and invades lung’s macrophages. It also can replicate within various protozoan species in environmental reservoirs. Following exposures to various stresses, L. pneumophila enters a Viable Non Cultivable state (VBNC) which is likely to be a survival strategy. The objective of our work was to study the VBNC forms of several strains of L. pneumophila serogroup 1 obtained after thermal and chemical treatments and to evaluate the infectivity of these VBNC forms against macrophages and alveolar epithelial cells. First we studied the physiological patterns of the three different strains (Philadelphia GFP 008, 044 clinical and environmental RNN). For all strains we observed the presence of VBNC bacteria in the native (non stressed) state. The results show that for each strain, three populations of Legionella can be identified: viable and culturable, VBNC and dead cells. Once submitted to the various stresses, we observed that each strain had its own physiological pattern and the presence (or not) of VBNC bacteria was dependent on the applied treatment and the strain used. The second part was related to the study of the pathogenicity of these VBNC forms against macrophages or epithelial cells. The study focused on heat shock treatment at 70°C for 30 min and chlorine dioxide treatment at 4, 6 and 7 mg/L for 60 min at room temperature. The results show that no Legionella VBNC forms were able to grow within the cells and no growth on BCYE medium was observed after co-culture. Then we investigated the behavior of L. pneumophila resuscitated after culture on ameba within macrophages. The results shows that Legionella VBNC induced by heat shock treatment and resuscitated by Acanthamoeba polyphaga co-culture are able to infect macrophages. In conclusion, these results suggest that: (i) the VBNC forms of L. pneumophila are not infectious for macrophages and alveolar epithelial cells in vitro and; (ii) they can be pathogenic for human cells after revivification by an amoeba (A. polyphaga)

La fibrose pulmonaire peut être induite par différentes agressions comme certaines chimiothérapies et notamment la bléomycine. Elle est souvent idiopathique (FPI) sans étiologie retrouvée. Cette maladie, qui n’a pas de traitement efficace et un pronostic sombre, débute dans les régions sous-pleurales. Elle est caractérisée par la présence de myofibroblastes responsables de la synthèse de la matrice extracellulaire qui va s’accumuler de façon disproportionnée. Ce dépôt excessif de collagène conduira à une perte des fonctions mécaniques du poumon et une limitation des échanges gazeux. L’origine des myofibroblastes est encore discutée mais une hypothèse récente propose que les cellules épithéliales puissent, sous l’influence de Transforming Growth Factor (TGF)-β1, une cytokine majeure du processus fibrosant, se transformer en myofibroblastes par un procédé nommé transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés dans un premier temps au rôle de la plèvre dans l’initiation de la FPI en développant un nouveau modèle de fibrose pleurale, puis nous avons étudié l’implication de la petite protéine de choc thermique HSP27 dans l’EMT. Enfin, nous nous sommes intéressés à la toxicité d’un dérivé de la bléomycine, la déglyco-bléomycine. Nous avons montré dans le premier projet que la bléomycine, quelque soit son mode d’administration, pouvait, si elle était associée à la présence de nanoparticules de carbone dans l’espace pleural (particules présentes dans la fumée de cigarette et dans la pollution), induire une fibrose pleurale progressive. Cette fibrose pleurale ne se limitait pas à une accumulation de collagène au niveau de la plèvre mais se propageait dans les régions sous-pleurales. Cette invasion de la fibrose s’expliquait par la capacité des cellules mésothéliales à subir une EMT. Dans une deuxième étude nous avons montré qu’HSP27 était fortement surexprimée au niveau de la plèvre et dans le parenchyme pulmonaire lors de la fibrose pulmonaire idiopathique et également dans nos différents modèles animaux de fibrose pulmonaire et pleurale. Nous avons montré in vitro qu’HSP27 était aussi fortement surexprimée au cours de l’EMT et que sa surexpression seule suffisait à induire une EMT. Au contraire, l’inhibition de son expression in vitro bloquait l’induction d’une l’EMT par le TGF-β1 et in vivo empêchait le développement de la fibrose pleurale et la migration des cellules mésothéliales dans le parenchyme pulmonaire. Enfin dans la troisième partie de notre travail, nous avons démontré chez le rongeur que la déglyco-bléomycine, dérivé de la bléomycine, avait le même effet anti-tumoral que cet anticancéreux mais sans sa toxicité pulmonaire fibrosante. Notre travail met en lumière le rôle probable de la plèvre dans l’initiation de la fibrose pulmonaire idiopathique. Nous espérons que nos travaux sur HSP27 et sur la déglyco-bléomycine vont pouvoir rapidement déboucher sur des applications thérapeutiques chez l’homme. / Pulmonary fibrosis could be induced by a number of injuries like chemotherapy (i.e. bleomycin) or could be idiopathic (IPF). This disease has currently no treatment. IPF classically starts in sub-pleural areas and is characterized by the presence of myofibroblasts producing the extracellular matrix that will accumulated into the parenchyma resulting in impaired lung functions and respiratory failure. The origin of the myofibroblasts is still debated but one recent hypothesis suggests that epithelial cells could become myofibroblasts through the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). This process is initiated by Transforming Growth Factor (TGF)-β1 one of the most, if not the most important cytokine involved in fibrotic process. In this work we focused on the role of the pleura in the onset of IPF and developed a new pleural fibrosis model in mice. We studied the implication of the heat shock protein 27 (HSP27) in pulmonary fibrotic processes. We then focused on the pulmonary toxicity of the deglyco-bleomycin a product derived from the anticancerous bleomycin. We demonstrated in the first part of our work that bleomycin was able, in combination with the presence of carbon nanoparticules in the pleural space (found in cigarette’s smoke and pollution), to induce a progressive pleural fibrosis. This pleural fibrosis was associated with a progression of the disease within the subpleural area as observed in IPF patients. This invasion within the parenchyma was explained by the fact that mesothelial cells undergo an EMT. In the second part of our work, we showed that HSP27 was overexpressed in the parenchyma and the pleura of IPF patients and also in all our pleural and pulmonary fibrosis models in rodents. Furthermore we established in vitro that HSP27 was also overexpressed during EMT and that its overexpression was sufficient to induce EMT. Additionally HSP27 inhibition blocks TGF-β1 induced EMT in vitro and blocks pleural fibrosis development and mesothelial cells migration within the parenchyma in vivo. In the last project we demonstrated that deglyco-bleomycin had the same anti-tumoral effect than bleomycin in vivo and was devoided from its pulmonary toxicity. This work highlights the potential role of the pleura in initiating IPF and may open fields for the development of new therapeutics by preventing pulmonary fibrosis initiation but also progression.

La grande complexité des échantillons biologiques peut compliquer l'identification des protéines et compromettre la profondeur et la couverture des analyses protéomiques utilisant la spectrométrie de masse. Des techniques de séparation permettant d’améliorer l’efficacité et la sélectivité des analyses LC-MS/MS peuvent être employées pour surmonter ces limitations. La spectrométrie de mobilité ionique différentielle, utilisant un champ électrique élevé en forme d'onde asymétrique (FAIMS), a montré des avantages significatifs dans l’amélioration de la transmission d'ions peptidiques à charges multiples, et ce, en réduisant les ions interférents. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était d'explorer les capacités analytiques de FAIMS afin d'élargir à la fois la gamme dynamique de détection des protéines/peptides et la précision des mesures en protéomique quantitative par spectrométrie de masse. Pour cela, nous avons systématiquement intégré FAIMS dans des approches classiques en protéomique afin de déterminer les changements dynamiques du protéome humain en réponse à l’hyperthermie. Nous avons d’abord étudié les avantages de FAIMS par rapport à la quantification par marquage isobare (tandem mass tag, TMT). Cette approche permet le marquage d'ions peptidiques avec différents groupements chimiques dont les masses nominales sont identiques mais différant par leur distribution respective d'isotopes stables. Les ions peptidiques marqués par TMT produisent des ions rapporteurs de masses distinctes une fois fragmentés en MS/MS. Malheureusement, la co-sélection d'ions précurseurs conduit souvent à des spectres MS/MS chimériques et une approche plus lente basée sur le MS3 est nécessaire pour une quantification précise. Comme FAIMS améliore l’efficacité de séparation en transmettant sélectivement des ions en fonction de leur voltage de compensation (CV), nous avons obtenu moins de co-sélection de peptides. FAIMS a amélioré la quantification des peptides TMT au niveau MS2 et a permis d’obtenir 68% plus de peptides quantifiés par rapport aux analyses LC-MS/MS classiques, fournissant ainsi un aperçu plus vaste des changements dynamiques du protéome humain en réponse au stress thermique. De plus, nous avons étudié le marquage métabolique par incorporation d’acides aminés marqués par des isotopes stables en culture cellulaire (SILAC). Si des interférences co-éluent avec les isotopes SILAC, la quantification devient imprécise et les contreparties de SILAC peuvent être assignées de manière erronée aux ions interférants du chromatogramme, faussant ainsi le rapport SILAC. Le fractionnement post-ionisation FAIMS pourrait filtrer les ions appartenant au bruit de fond qui pourraient autrement être attribués à une paire ou à un triplet SILAC pour la quantification. Dans ce projet, FAIMS a été particulièrement bénéfique pour les espèces peu abondantes et s’est montré plus performant que le fractionnement par échange de cations (SCX). En outre, FAIMS a permis la séparation des phosphoisomères fréquemment observés dans les extraits complexes de phosphoprotéomes. Le troisième objectif de ce travail de recherche était d'explorer la séparation de l'état de charge et la transmission améliorée de peptides fortement chargés avec FAIMS et son application à l'analyse de peptides SUMOylés. FAIMS pourrait ainsi améliorer la transmission des peptides SUMOylés triplement chargés par rapport aux peptides tryptiques usuels, lesquels sont principalement doublement chargés. Ceci permettait l'enrichissement en phase gazeuse des ions peptides SUMOylés. FAIMS est une approche alternative plus simple pour fractionner les peptides SUMOylés, ce qui réduit les pertes d’échantillon et permet de simplifier le traitement des échantillons, tout en augmentant l’efficacité de séparation de manière plus automatisée et en ajoutant un ordre de grandeur de sensibilité. Le dernier objectif de cette thèse était d’améliorer l’instrumentation de FAIMS en le jumelant aux instruments à la fine pointe de la technologie. Avec un nouveau dispositif FAIMS, développé par nos collaborateurs chez Thermo Fisher Scientific, nous avons montré une amélioration dans la robustesse et la transmission des ions pour la nouvelle interface. Dans des expériences simples en protéomique shotgun, FAIMS a étendu la gamme dynamique d'un ordre de grandeur pour une couverture protéomique plus profonde par rapport aux analyses LC-MS/MS classiques. En outre, le fractionnement en phase gazeuse de FAIMS a généré moins d’analyses chimériques en MS2, ce qui a permis d’obtenir plus d’identifications et une meilleure quantification. Pour ce faire, nous avons directement comparé le LC-FAIMS-MS/MS au LC-MS/MS/MS en utilisant la sélection de précurseur synchrone (SPS) avec et sans fractionnement en phase inverse basique. Des mesures quantitatives comparables ont été obtenues pour toutes les méthodes, à l'exception du fait que FAIMS a parmi d’obtenir un nombre 2,5 fois plus grand de peptides quantifiables par rapport aux expériences sans FAIMS. Globalement, cette thèse met en évidence certains des avantages que FAIMS peut offrir aux expériences en protéomique en améliorant à la fois l'identification et la quantification des peptides. / The high complexity of biological samples can confound protein identification and compromise the depth and coverage of mass spectrometry-based proteomic analyses. Separation techniques that provide improved peak capacity and selectivity of LC-MS/MS analyses are often sought to overcome these limitations. High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS), a differential ion mobility device, has shown significant advantages by enhancing the transmission of multiple-charged peptide ions by reducing singly-charged interferences. In this context, the goal of this thesis was to explore the analytical capabilities of FAIMS to extend both the dynamic range of proteins/peptides detection and the precision of quantitative proteomic measurements by mass spectrometry. For this, we systematically integrated FAIMS in standard workflows to monitor the dynamic changes of the human proteome in response to hyperthermia. We first studied the merits of FAIMS to aid isobaric labeling quantification with tandem mass tags (TMT). This approach allows the labeling of peptide ions with different chemical groups of identical nominal masses but differing in their respective distribution of stable isotopes. TMT-labeled peptide ions produce reporter ions of distinct masses once fragmented by MS/MS. Unfortunately, the co-selection of precursor ions often leads to chimeric MS/MS spectra, and a slower MS3 centric approach is needed for precise quantification. Since FAIMS improves peak capacity by selectively transmitting ions based on their compensation voltage (CV), we obtained less peptide co-selection. FAIMS improved TMT quantification at the MS2 level and achieved 68 % more quantified peptides compared to regular LC-MS/MS, providing a deeper insight into the dynamic changes of the human proteome in response to heat stress. Further, we investigated stable isotope labeling by amino acids in cell culture (SILAC) quantification. If interferences co-elute simultaneously with SILAC isotopomers, quantification becomes inaccurate and SILAC counterparts can be missassigned to interfering ions in the highly populated chromatogram, thus skewing the SILAC ratio. FAIMS post-ionization fractionation could filter out background ions that can otherwise be attributed to a SILAC pair/triplet for quantification. In this work, FAIMS was especially beneficial for low abundant species and outperformed the standard strong cation exchange (SCX) fractionation workflow. In addition, FAIMS allowed the separation of phosphoisomers that are frequently observed in complex phosphoproteome extracts. The third aim of this work explored the charge state separation and enhanced transmission of highly charged peptides with FAIMS and its application for SUMOylated peptide analysis. FAIMS could enhance the transmission of triply charged SUMOylated peptides over typical tryptic peptide that are predominantly doubly charged, by applying more negative CVs with FAIMS. This allowed for gas-phase enrichment of SUMOylated peptide ions. FAIMS is an alternate and more straightforward approach to fractionate SUMOylated peptides that reduced sample loss, avoided sample processing, while increasing peak capacity in a more automated manner and added one order of magnitude in sensitivity. The last aim of this thesis was to improve the FAIMS instrumentation by interfacing it to the latest state-of-the-art instruments. With a new FAIMS device developed by our collaborators at Thermo Fisher Scientific, we demonstrate the robustness and the improved ion transmission for the new interface. In simple shotgun proteomics, FAIMS extended the dynamic range by one order of magnitude for deeper proteome coverage compared to regular LC-MS/MS. Moreover, fewer MS2 chimeric scans were generated with FAIMS gas-phase fractionation, which garnered more identifications and better quantification. For this, we directly compared LC-FAIMS-MS/MS to LC-MS/MS/MS using synchronous precursor selection (SPS) with and without basic reverse phase fractionation. Comparable quantitative measurements were obtained for all methods, except that FAIMS provided a 2.5-fold increase in the number of quantifiable peptides compared with non-FAIMS experiments. Overall, this thesis highlights some of the advantages that FAIMS can provide for proteomics experiments by improving both peptide identification and quantification.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les anomalies de l'activité des transporteurs d'ions et de l'expression des protéines de choc thermique (HSPs) ont été décrites dans les reins d'animaux hypertendus. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi. Les isoformes NKCC 1 et NKCC2 du co-transporteur Na, K+, Cl- sont inhibées par des diurétiques tels que le furosémide et le bumétanide et sont impliquées dans la sécrétion et la réabsorption transépithéliale du sodium et de l'eau. L'implication de l'isoforme NKCC 1 a aussi été démontrée dans la régulation du volume cellulaire, ainsi que dans la progression du cycle cellulaire et dans la prolifération. Le co-transporteur Na, Pi de type II joue un rôle majeur dans la réabsorption du phosphate par le tubule proximal, ainsi que dans la régulation des concentrations plasmatiques du phosphate inorganique et du Ca2+. La régulation de ces transporteurs est spécifique à chaque tissu et à chaque segment des tubules rénaux. Puisqu'il est connu que les HSPs sont impliquées dans la protection de certaines fonctions du transport transépithélial dans les tubules rénaux de poisson, notre hypothèse était que les HSPs modulent la régulation des transporteurs rénaux d'ions connus pour leur activité anormale dans l'hypertension artérielle. Toutefois, aucune étude n'avait évalué l'implication des HSPs dans la régulation des transporteurs d'ions dans des cellules d'épithélium rénal de mammifère. De plus, les HSPs peuvent jouer un rôle non seulement dans la modulation de l'activité basale des transporteurs d'ions, mais aussi dans leur régulation. Encore une fois, il n'existait aucune donnée sur ce sujet. Pour cette thèse de doctorat, nous avons donc choisi d'étudier un modèle physiologique d'épithélium rénal avant d'entreprendre des études sur un modèle pathologique tel que l'hypertension artérielle. Le but de nos travaux de recherche était d'examiner les voies de signalisation impliquées dans la régulation de différents transporteurs d'ions dans des cellules d'épithélium rénal de mammifère, ainsi que la modulation de ces transporteurs par le stress thermique et les HSPs. Nous avons choisi comme modèle d'épithélium rénal les cellules "Madin-Darby canine kidney" (MDCK) puisque cette lignée cellulaire a conservé, in vitro, plusieurs propriétés de l'épithélium rénal in vivo, dont le transport vectoriel et la régulation hormonale. De plus, des protéines de choc thermique HSPs peuvent être induites dans cette lignée. L'activité des transporteurs d'ions a été évaluée à l'aide d'isotopes radioactifs. L'effet des stress thermiques modéré et sévère, ainsi que du stress hyperosmotique, a été évalué. L'accumulation de l'ARN messager et l'expression des protéines HSP70 et HSP27 ont été étudiées par buvardages de type northern et western. Dans des études complémentaires, nous avons aussi mesuré les concentrations intracellulaires de Na, de K+, et de Cl- à l'aide d'isotopes radioactifs; les concentrations intracellulaires de Ca2+ à l'aide du fluo-3; la production d'inositol triphosphate par la mesure du composé marqué myo-[2-31P]-inositol et la phosphorylation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) par immuno-buvardage de lysats cellulaires avec les anticorps anti-phospho ERK. Nous avons démontré que, dans les cellules MDCK, la régulation du co-transporteur Na, K+, Cl- s'effectue principalement via des voies de signalisation impliquant les isoformes de la protéine kinase C sensibles au 4β-phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) et via l'activation des purinocepteurs-P2X et/ou P2Y. Nous avons aussi démontré qu'aucun mécanisme connu de la signalisation induite par l'ATP n'est impliqué dans l'inhibition du co-transporteur Na, K+, Cl- par les purinocepteurs-P2X. Nos résultats suggèrent la présence d'une nouvelle voie de signalisation induite par les purinocepteurs-P2X. Le co-transporteur Na, Pi est aussi régulé par le PMA et par l'ATP. L'activation des purinocepteurs-P2 par l'ATP, ainsi que l'activation de la protéine kinase C par le PMA, diminuent de façon importante l'activité des co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi. L'activité basale des co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi est indépendante de la production des HSPs induites par le stress thermique. Nous avons observé que le stress thermique sévère augmente l'activité basale des co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi et abolit complètement la régulation de ces transporteurs par le PMA, sans modifier significativement celle obtenue par l'activation des purinocepteurs-P2. La production de HSP70 induite par le stress thermique modéré n'empêche pas l'activation des co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi à la suite d'un stress thermique sévère ni leur inhibition par les purinocepteurs-P2. En conclusion, dans les cellules MDCK, les purinocepteurs-P2 et les isoformes de la protéine kinase C sensibles au PMA sont impliqués dans la régulation de l'activité des co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi par des mécanismes différents, l'un insensible et l'autre sensible au stress thermique, respectivement. Mais cette régulation est indépendante de l'induction des HSP70 et HSP27. De plus, la régulation du co-transporteur Na, K+, Cl- par les purinocepteurs-P2 ne se fait pas par les mécanismes connus de la signalisation induite par l'ATP. Compte tenu de l'importance relative des membranes apicale et basolatérale pour la fonction de plusieurs transporteurs rénaux d'ions, dont les co-transporteurs Na, K+, Cl- et Na, Pi, des travaux sur le rôle des HSPs dans la régulation de ces transporteurs dans des cellules d'épithélium rénal cultivées sur un support perméable méritent d'être entrepris.

Chez les parasitoïdes, le succès reproducteur n’est pas seulement de permettre une perpétuation de l’espèce il est aussi très important pour la lutte biologique contre les insectes nuisibles. Donc, il est essentiel que la population se développe durablement et produise des descendants fertiles. Au cours de leur vie, à cause de leur petite taille, les parasitoides doivent faire face aux contraintes écologiques (biotiques et abiotiques) qui peuvent agir directement ou indirectement sur l’individu, impliquant des changements morphologiques, physiologiques ou comportementaux qui, à leur tour, affectent la survie et notamment le succès reproducteur d’individus. L’objectif général de cette thèse était de mieux comprendre les conséquences des contraintes écologiques sur la reproduction à partir d’un ectoparasitoide Anisopteromalus calandrae. Nos résultats montrent que la décision de ponte des femelles parasitoïdes est liée à la densité en hôtes qui affecte à la fois la taille des individus et leur fitness avec comme conséquence une augmentation du nombre de mâles dans la descendance. D’autre part, le stress thermique appliqué soit au stade nymphal ou adulte cause des effets négatifs sur la survie et une diminution du stock de spermatozoïdes est également observée. / In parasitoids wasps, reproductive success not only perpetuation of the species, it is also a very important factor for biological control against pests, since it is essential that the population grows and sustainably produce fertile offsprings. During their lives, because of their small size, parasitoids face ecological constraints (both biotic and abiotic) that may affect directly or indirectly the individuals, involving changes in their morphology, physiology or behavior, which in turn, affect the survival and reproductive success. The overall objective of this thesis was to better understand the consequences of the ecological constraints on reproduction in the ectoparasitoid wasp Anisopteromalus calandrae. Our results show that the parasitoid females’ decision to lay eggs is related to the host density that affects both the offspring’s size and fitness, consequently increasing the number of males in the offspring. On the other hand, the thermal stress applied to the pupae or adults had negative effects on survival and decreased the quantity of sperm. Moreover, stressed males are less successful competitors.

Le syndrome de Hutchinson-Gilford, ou progéria, est une pathologie génétique rare qui se caractérise par des symptômes assimilés à un vieillissement prématuré. Les mutations à l'origine de la progéria affectent le gène LMNA, codant la lamine A, qui joue un rôle majeur dans la formation, la maintenance et la résistance du noyau. Ces mutations activent l'utilisation de sites 5' alternatif ou cryptique d'épissage présents dans l'exon 11 du pré-ARNm LMNA en amont du site normalement utilisé. Nous avons révélé un effet des mutations sur la structure secondaire de l'ARN aux alentours des mutations, qui permet l'augmentation de l'utilisation des sites d'épissage mutants. De plus, nous avons montré l'implication de plusieurs protéines SR (SRSF1, SRSF5 et SRSF6) dans la régulation de l'utilisation des différents sites d'épissage. D'autre part, il a déjà été observé que les noyaux des cellules des patients atteints de progéria contiennent des granules de stress, les nSB, situés dans les régions péricentromériques des chromosomes et contenant des ARN dits satellite III et des facteurs d'épissage. Des nSB similaires sont formés dans les cellules saines suite à divers stress, comme le stress thermique. Il est possible que ces nSB séquestrent ces facteurs d'épissage afin de réguler le profil d'épissage alternatif des cellules pendant la régénération après un stress. Nous avons purifié les protéines associées aux ARN satellite III in vitro afin de trouver de nouveaux composants des nSB et analysé, par emploi de puces jonction-exon, le transcriptome de cellules soumises à un choc thermique, pour mieux comprendre à terme comment la formation des nSB peut affecter l'épissage alternatif / The Hutchinson-Gilford syndrome, also called progeria, is a rare genetic disease, characterized by symptoms that can be assimilated to accelerated natural ageing. Mutations that cause progeria affect the LMNA gene, which codes the lamin A that plays a major role in the shaping, maintenance and resistance of the nucleus. These mutations lead to the activation of alternative or cryptic 5' splice sites located within the exon 11 of LMNA pre-mRNA upstream from the normal 5' splice site. Our work revealed an effect of the mutations on the 2D RNA structure of the splice sites, which contributes to the increased use of the mutant sites. On top of it, we showed the impact of several SR proteins, (SRSF1, SRSF5 and SRSF6) on the regulation of the use of the exon 11 5' splice sites. On the other hand, it was previously observed that cells from progeria patients contain nuclear stress bodies (nSB), located in chromosomal pericentromeric regions and containing satellite III RNAs and several splicing regulatory proteins. Similar bodies are formed in healthy cells submitted to various stresses such as heat shock. A work hypothesis is that those nSBs sequester splicing factors in order to regulate the global alternative splicing profile in cells during the recovery period after stress. We purified proteins associated with satellite III RNAs in vitro, to find new components of the nSBs, and analyzed the transcriptome of cells subjected to heat shock using exon junction microarrays, in order to eventually understand how nSB formation can affect alternative splicing

Le noyau d'une cellule est hétérogène par sa structure et son activité et beaucoup de ses composants interagissent de façon dynamique. Lors de l'étude de processus cellulaires comme la réponse au stress thermique, des expériences classiques de spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS), qui sont habituellement limitées à un seul volume d'observation, n'apportent que des résultats partiels à cause des informations spatiales manquantes. Ce mémoire de thèse présente une nouvelle technique de FCS multi-confocale (mFCS) qui permet des mesures FCS simultanées à différents endroits d'une cellule. La technique est basée sur l'emploi d'un modulateur spatial de lumière pour la création de plusieurs volumes d'observations distincts et d'une caméra ``electron-multiplying'' CCD (EMCCD) pour la détection en parallèle. La résolution spatiale ainsi que la sensibilité du système mFCS sont proches de celles d'un système FCS classique et en utilisant un mode d'acquisition particulier une résolution temporelle de $14mu s$ a pu être atteinte. La technique mFCS est appliquée à l'étude de la réponse cellulaire au stress thermique en observant le facteur de transcription heat shock factor 1 (HSF1), qui est un régulateur clé de la réponse au stress thermique. Des mesures mFCS dans des cellules vivantes révèlent des changements dans la dynamique de HSF1 pendant le choc thermique. Ces changements concernent l'affinité ainsi que l'homogénéité spatiale des interactions avec l'ADN. En outre, nous avons également évalué les performances d'une caméra CMOS-SPAD et testé le dispositif en tant que capteur alternatif pour la mFCS en cellules vivantes. / The cell nucleus is heterogeneous in its structure and activity and many of its components are in dynamic interactions with each other. When investigating the cellular response to an external signal, such as heat shock, standard fluorescence correlation spectroscopy (FCS) experiments, which are limited to one observation volume, do only give partial results because of the missing spatial information. This work introduces a novel multi-confocal FCS (mFCS) technique that allows simultaneous FCS measurements in different locations within a cell. It is based on the use of a spatial light modulator (SLM) to create several distinct observation volumes at a time and an electron-multiplying charge coupled device (EMCCD) camera to perform parallel detection. The spatial resolution as well as the sensibility of the mFCS system are close to that of a classical FCS setup and using a special readout mode, a temporal resolution of $14mu s$ is reached. The mFCS technique is applied to study the cellular response to thermal stress by monitoring the transcription factor heat shock factor 1 (HSF1), which is a key regulator of the heat shock response. mFCS experiments in living cells reveal changes in the dynamics of HSF1 upon heat shock. These changes concern the affinity as well as the spatial homogeneity of its interactions with DNA. Additionally, the performance of a CMOS-SPAD camera, consisting of an array of single photon avalanche diodes, is evaluated and the device is tested as an alternative detector for mFCS in living cells.