L’ensemble des tissus et des organismes vivants sont constitués de cellules dans lesquelles un certain nombre de décisions phénotypiques sont prises : division, différentiation, apoptose ou encore transformation. La biologie cellulaire s’est principalement concentrée sur la compréhension des déterminants moléculaires internes de ces décisions, mais il est important de considérer aussi l’existence de déterminants externes provenant des interactions intercellulaires qui sont essentielles à l’émergence de systèmes multicellulaires coordonnés. La compétition entre les déterminants internes et les déterminants externes est un aspect fondamental de la sociologie des communautés cellulaire menant à de possibles situations hautement individualisées ou, au contraire, à un effet collectif dominant. Ce travail de thèse a eu pour but de mettre en place une méthode permettant de mesurer la contribution relative de ces deux types de déterminants en les mettant en opposition. Pour cela, la stabilité collective d’un épithélium in vitro a été mise à l’épreuve grâce à l’induction hétérogène de la transition épithelio-mesenchymateuse (EMT) par le biais de la photoactivation du facteur de transcription Snail1. Les résultats principaux montrent que la réponse transcriptionelle de cellules induites à l’EMT dépend de la présence, ou non, de cellules avoisinantes non-induites. De la même manière, les cellules non-induites répondent de façon transcriptionelle à la présence de cellules induites. Ces effets de control mutuels introduisent la notion que la géométrie de la distribution d’une cause moléculaire donnée peut influencer la conséquence de cette même cause. Notre travail ouvre de nouvelle possibilités pour l’étude de la sociologie de communautés cellulaires hétérogènes, et une meilleure compréhension de phénomènes importants tel la suppression phénotypique ou encore les premiers instants de la carcinogenèse. / Tissues and organisms are built from cells in which important phenotype decisions are made: division, differentiation, apoptosis, and transformation. Cell biology has strongly focused on deciphering the internal molecular determinants of these decisions, but external information originating from intercellular interactions are key elements to coordinate multicellular physiology. The extent to which internal determinants dominate over external determinants or vice versa, is an essential feature of the sociology of cell communities, with possibly strong individualistic situations, or dominant collective effect. The present work was designed to set-up a method for assessing the relative contribution of internal vs. external determinant, by opposing these two classes of inputs. This is achieved by challenging the collective stability of an in vitro epithelium using the heterogeneous induction of the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) via the photoactivation of Snail1. The key results show that the transcriptional response of EMT-induced cells depends on the presence of non-induced cells in the culture. Conversely non-induced cells respond to the presence of induced cells. These mutual control effects lead to the notion that the geometry underlying the distribution of a given molecular cause strongly influences its consequence. Our work opens new perspectives for studying the sociology of heterogeneous cell communities, and better understand important phenomena such as phenotype suppression and or the onset of carcinogenesis.

Lors du développement d’une tumeur au sein d’un tissu, les cellules cancéreuses se retrouvent entourées par les cellules saines. Les interactions entre ces deux types cellulaires, transformé et normal, jouent un rôle important dans le devenir de la tumeur, mais restent à ce jour mal comprises. L’objectif de cette thèse a été de mettre en place des systèmes in vitro qui permettent d’étudier les interactions entre une population de cellules normales et une population de cellules transformées.Nous avons tiré profit d’une lignée de cellules épithéliales sensibles à la lumière, élaborée par Olivier Destaing (IAB, Grenoble). Lorsqu’elles sont exposées à la lumière bleue, ces cellules suractivent la protéine Src, connue pour être surexprimée dans de nombreux cancers. Sinon, elles gardent un phénotype normal. L’utilisation de ces cellules, appelées « OptoSrc », combinée à un dispositif optique, permet de créer des tissus mosaïques dans lesquels le motif des cellules mutées est déterminé par le motif d’illumination bleue. Notre système présente plusieurs avantages : le contrôle dans le temps et dans l’espace du motif de cellules transformées, mais aussi l’activation graduelle et réversible de l’oncoprotéine.Nous avons montré qu’en illuminant dans le bleu un îlot circulaire de cellules au sein d’une monocouche OptoSrc, les cellules activées s’extrudent collectivement, donnant naissance à un agrégat tri-dimensionnel cohésif surplombant la monocouche. Nous pouvons contrôler la taille et le temps d’apparition de ce sphéroïde en ajustant respectivement l’aire éclairée et la fréquence d’illumination. De plus, ce phénomène d’extrusion collective est réversible lorsque le stimulus de lumière bleue s’arrête. Finalement, nous avons montré que la formation de cet agrégat s’accompagne d’une diminution des E-cadhérines à la membrane, et de l’apparition de la vimentine, pour les cellules éclairées. Nos résultats suggèrent qu'un groupe de cellules surexprimant la protéine Src, au sein d’une monocouche de cellules normales, subit une transition epithéliale- mesenchymateuse partielle. / During the development of a tumour in a tissue, the cancer cells are surrounded by healthy cells. The interactions between these two cell types, transformed and normal, play an important role in the tumour stability, but remain to this day poorly understood. The aim of this thesis was to establish in vitro assays to study the interactions between populations of normal and transformed cells.We benefited from a light-sensitive cell line, constructed by Olivier Destaing (IAB, Grenoble). When they are exposed to blue light, these cells overactivate the protein Src, which is known to be overexpressed in many cancers. Otherwise, they keep a normal phenotype. Using these cells, called “OptoSrc”, in combination with an optical setup, we are able to create mosaic tissues in which the pattern of mutated cells is determined by the blue illumination pattern. Our system has several advantages: a selective control in time and space of the group of transformed cells, and a gradual and reversible activation of the oncoprotein.We have shown that when we illuminate a circular islet of cells from a monolayer of OptoSrc cells, the activated cells were collectively extruded, resulting in a cohesive three-dimensional aggregate on top of the monolayer. We can control the size and appearance time of this spheroid by tuning, respectively, the area and frequency of illumination. Besides, this collective extrusion is reversible when the blue light stimulation is stopped. Finally, we have shown that the formation of this three-dimensional aggregate coincides with the loss of E-cadherin at the membrane, as well as the apparition of vimentin, for the illuminated OptoSrc cells. Our results suggest that a group of cells overexpressing the protein Src, in a monolayer of normal cells, undergoes a partial epithelial-to-mesenchymal transition.