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.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1. / The healthy interaction between the subject and the environment depends on the alignment between the physiological dynamics of the first one and the periodical movements of nature. The interaction between these rhythms in turn is based on the derivation and evolution process. The involvement of such an alignment is a risk to the survival of species. In this context the bodies line up their physiological rhythms to different external cycles. Thus, endogenous cycles are coordinated by biological clocks which determine in our organism specific rhythms in phase with the nature, such as Circadian Rhythms (CR) whose period is close to 24 hours. The body weight, the food intake and the energy consumption are processes characterized by the CR and the obesity is associated with a different timing of this process. The CR modulation is a result of the formulation of clock-gens CLOCK and BMAL1 who form an heterodimer responsible for the gene transcription of Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. The proteins encoded by these genes, once synthesized, form dimers (PER-CRY) in the cytoplasm that, depending on a given concentration, return to the core blocking the action of the CLOCK/BMAL1 heterodimer in the transcription of its own genes, thus forming a negative feedback loop of transcription and translation. These genes secure the periodicity and are significantly expressed in the hypothalamus suprachiasmatic nucleus. In order to study this process in regular, hyper-fed, hungry and satiated mice, we used a registration method of feeding behavior based on the sound produced by animal feeding and the relation between the metabolic states with the expression CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, as well as the Cry1 and Cry2 proteins in the SCN, by analysis of images obtained in confocal microscopy. Control Swiss mice in state of hunger/ satiated were compared to hyper-fed animals in the same conditions. None of them showed difference in the CLOCK and BMAL1 contents, showing a potential capacity to modulate the biological rhythms. However, the Per1, Per2, Per3 and Cry1 proteins showed a minor expression in the CS group and a significant difference when compared to the CF group (P<0,05). This difference cant be found in the HF and HS groups. The results of the studies indicated that the endogenous and exogenous changes, reflected by the hyperphagic behavior observed in hyper-fed mice, may be due to a defect in the mechanism of negative feedback associated to the Cry-Per dimer, which has abolished the blocking mechanism of Per1 Per2, Per3 and Cry1 by the CLOCK-BMAL1 heterodimer.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1. / The healthy interaction between the subject and the environment depends on the alignment between the physiological dynamics of the first one and the periodical movements of nature. The interaction between these rhythms in turn is based on the derivation and evolution process. The involvement of such an alignment is a risk to the survival of species. In this context the bodies line up their physiological rhythms to different external cycles. Thus, endogenous cycles are coordinated by biological clocks which determine in our organism specific rhythms in phase with the nature, such as Circadian Rhythms (CR) whose period is close to 24 hours. The body weight, the food intake and the energy consumption are processes characterized by the CR and the obesity is associated with a different timing of this process. The CR modulation is a result of the formulation of clock-gens CLOCK and BMAL1 who form an heterodimer responsible for the gene transcription of Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. The proteins encoded by these genes, once synthesized, form dimers (PER-CRY) in the cytoplasm that, depending on a given concentration, return to the core blocking the action of the CLOCK/BMAL1 heterodimer in the transcription of its own genes, thus forming a negative feedback loop of transcription and translation. These genes secure the periodicity and are significantly expressed in the hypothalamus suprachiasmatic nucleus. In order to study this process in regular, hyper-fed, hungry and satiated mice, we used a registration method of feeding behavior based on the sound produced by animal feeding and the relation between the metabolic states with the expression CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, as well as the Cry1 and Cry2 proteins in the SCN, by analysis of images obtained in confocal microscopy. Control Swiss mice in state of hunger/ satiated were compared to hyper-fed animals in the same conditions. None of them showed difference in the CLOCK and BMAL1 contents, showing a potential capacity to modulate the biological rhythms. However, the Per1, Per2, Per3 and Cry1 proteins showed a minor expression in the CS group and a significant difference when compared to the CF group (P<0,05). This difference cant be found in the HF and HS groups. The results of the studies indicated that the endogenous and exogenous changes, reflected by the hyperphagic behavior observed in hyper-fed mice, may be due to a defect in the mechanism of negative feedback associated to the Cry-Per dimer, which has abolished the blocking mechanism of Per1 Per2, Per3 and Cry1 by the CLOCK-BMAL1 heterodimer.