Le cycle cellulaire est hautement régulé par la phosphorylation réversible de plusieurs effecteurs. La kinase dépendante des cyclines Cdk1 déclenche la mitose en induisant le bris de l’enveloppe nucléaire, la condensation des chromosomes et la formation du fuseau mitotique. Chez les animaux métazoaires, ces évènements sont contrés par la protéine phosphatase PP2A-B55, qui déphosphoryle plusieurs substrats de Cdk1. La kinase Greatwall (Gwl) est activée par le complexe cycline B-Cdk1 en début de mitose et induit ensuite l’inhibition de PP2A-B55 via Endos/Arpp19. Toutefois, les mécanismes moléculaires qui régulent Gwl sont encore peu connus. Nous avons montré que Gwl a une activité s’opposant à PP2A-B55, qui collabore avec la kinase Polo pour assurer l’attachement du centrosome au noyau et la progression du cycle cellulaire dans le syncytium de l’embryon de la drosophile. Ensuite, nous avons trouvé dans des cellules de drosophile que Gwl est localisée au noyau pendant l’interphase, mais qu’elle se relocalise au cytoplasme dès la prophase, avant le bris de l’enveloppe nucléaire. Nous avons montré que cette translocation de Gwl est cruciale pour sa fonction et qu’elle dépend de la phosphorylation de plusieurs résidus de la région centrale de Gwl par les kinases Polo et Cdk1. Cette région centrale contient également deux séquences de localisation nucléaire (respectivement NLS1 et NLS2). De plus, nos résultats suggèrent que la phosphorylation de Gwl par la kinase Polo promeut sa liaison avec la protéine 14-3-3ε, ce qui favorise la rétention cytoplasmique de Gwl. Le rôle de Cdk1 dans cette translocation reste quant à lui inconnu. De plus, nous avons montré que le complexe cycline B-Cdk1 entre dans le noyau avant que Gwl ne soit transportée dans le cytoplasme. Cdk1 pourrait donc activer Gwl et phosphoryler ses substrats nucléaires, à l’abri de PP2A-B55 qui est largement cytoplasmique. Gwl est ensuite exclue du noyau et relocalisée dans le cytoplasme afin d’induire l’inhibition de PP2A-B55. Cela permet de synchroniser les événements de phosphorylation se produisant dans le noyau et dans le cytoplasme. Fait intéressant, un mécanisme de régulation de la localisation de Gwl similaire à cela a été découvert chez l’humain et chez la levure, suggérant que ce mécanisme est conservé entre différentes espèces. / Reversible phosphorylation of proteins, triggered by cyclically activated kinases and phosphatases, is a key mechanism to control cell cycle progression. CyclinB-Cdk1 is a crucial kinase phosphorylating a large number of substrates to trigger mitotic entry. However, in metazoans, it is counteracted mainly by a Protein Phosphatase 2A carrying the B55 regulatory subunit (PP2A-B55). On the other hand, the Greatwall (Gwl) kinase is activated by CyclinB-Cdk1 upon mitotic entry and subsequently induces the inhibition of PP2A-B55 by Endos/Arpp19, thus promoting mitotic entry and maintenance. Nonetheless, the regulatory mechanisms of Gwl are less clear. We demonstrated that in Drosophila syncytial embryos, PP2A-B55 is negatively regulated by Gwl, but collaborates with Polo kinase to ensure both nucleus attachment of centrosome and faithful cell cycle progression. Later, we discovered that in Drosophila, the subcellular localization of Gwl changes dramatically throughout the cell cycle. Gwl is nuclear in interphase but suddenly becomes mostly cytoplasmic in prophase before nuclear envelope breakdown. Such translocation is important for Gwl’s function and requires the phosphorylation of Gwl by both Polo kinase and Cdk1 in the region containing two Nuclear Localization Signals (NLSs). Phosphorylation of Gwl by Polo likely promotes its association with14-3-3ε thereby promoting Gwl cytoplasmic retention, whereas Cdk1’s role in this translocation remains elusive. Moreover, I found that most cyclin B is imported into the nucleus before Gwl translocates to the cytoplasm. Therefore, Cdk1 can activate Gwl and phosphorylate its nuclear substrates without the perturbation of PP2A-B55 which is largely cytoplasmic. Subsequently, Gwl translocates into cytoplasm to mediate the inhibition of PP2A-B55 so that the phosphorylation events can be synchronized between the nucleus and the cytoplasm. Interestingly, similar spatial regulation of Gwl was also uncovered in mammal cells and in yeast, implying a conserved regulatory mechanism across species.

La mitose est une phase importante du cycle cellulaire. Les mécanismes de surveillance s'assurent de l'ordre et de l'exécution correcte des événements du cycle cellulaire dont les erreurs peuvent conduire à l'aneuploïdie. Pendant la mitose, la séparation des chromatides sœurs est régulée par le point de contrôle du fuseau mitotique qui s'assure que tous les chromosomes sont correctement alignés sur la plaque métaphasique. L'entrée et la sortie de mitose sont régulées par l'activation et l'inactivation du complexe cycline B/Cdk1. Cette fine régulation fait intervenir de nombreuses kinases et phosphatases. Dans ce projet nous nous sommes intéressés plus particulièrement à deux AGC kinases : RSK2 et Greatwall (Gwl).Au cours de cette étude nous nous sommes proposés d'analyser l'implication de RSK2, substrat majeur de la MAPK, dans le point de contrôle du fuseau mitotique. Nos résultats montrent que RSK2 est essentielle pour l'activité du point de contrôle du fuseau mitotique dans les extraits d'œufs de xénope ainsi que pour la localisation des autres protéines de ce mécanisme de surveillance localisées aux kinétochores. Nous montrons également que RSK2 participe au point de contrôle dans les cellules humaines. En effet, RSK2 est nécessaire à la localisation aux kinétochores de Mad1, Mad2 et Cenp-E, protéines essentielles à l'activité de ce checkpoint. L'entrée et la sortie de mitose sont régulées par le complexe cycline B/Cdk1 et des phosphatases. Gwl est une nouvelle kinase essentielle à l'entrée en mitose et au maintien de l'état mitotique dans les extraits d'œufs de xénope. En effet, nos résultats montrent que Gwl maintient l'état mitotique indépendamment du complexe cycline B/Cdk1, en régulant négativement PP2A, une phosphatase responsable de la déphoshorylation des substrats mitotiques. / Mitosis is an important phase of cell cycle. The Spindle Assembly Checkpoint (SAC) verifies the orders and the events correct execution of the cell cycle, as errors may lead to aneuploidy. During the mitosis, the checkpoint delays the anaphase onset until all chromosomes are correctly attached to the spindle‘s microtubules. Entry and Exit of mitosis are regulated by the activation and inactivation of cyclin B/Cdk1. A lot of kinases and phosphatases are involved in this fine regulation. In this project, we are particularly focusing on two AGC kinases: RSK2 and Greatwall (Gwl).In this study, we analyzed RSK2, a major substrates of MAPK, involvement in SAC. Our results show that RSK2 is essential to the activation of SAC in xenopus egg extracts and for the localization at the kinétochores of the others SAC components. We also show that RSK2 participate in the maintenance of the SAC in human cells. Indeed, RSK2 is necessary for Mad1, Mad2 and Cenp-E localization, essential proteins for SAC activation.Entry and exit of mitosis are regulated by cyclin B/Cdk1 complex and phosphatases. Gwl is a new kinase essential to the entry into mitosis and maintenance of the mitotic state in xenopus egg extracts. Indeed, our results showed that Gwl maintains the mitotic state independently of cyclin B/Cdk1 but with the negative regulation of PP2A, which dephosphorylate the mitotic substrates

Dans l’histoire évolutive des végétaux, la polyploïdisation a été un phénomène récurrent qui a façonné les génomes, aurait contribué à l’avènement de grandes étapes évolutives et aurait favorisé la survie de nombreuses lignées lors de crises écologiques majeures. Le principal mécanisme d’apparition d’espèces polyploïdes est la polyploïdisation sexuelle, qui implique la formation de gamètes 2n résultant de modifications de la division méiotique. Récemment plusieurs mutants produisant des taux élevés de gamètes 2n ont été identifiés chez A. thaliana. Chez cette espèce, la perte de fonction du gène AtPS1 conduit à la mise en place de fuseaux parallèles en méiose II et celle du gène AtCYCA1;2/TAM à l’omission de la seconde division méiotique. L’objectif de cette thèse a été de déterminer des facteurs et mécanismes responsables de la formation de gamètes 2n, en utilisant le rosier comme modèle végétal. Ces travaux ont permis : (i) d’identifier un facteur abiotique, la température élevée, comme inducteur de production de forts taux de gamètes 2n, (ii) de montrer que la fenêtre de sensibilité à ce facteur est restreinte à la méiose et (iii) de révéler que ces gamètes 2n produits sont principalement issus de la mise en place de fuseaux parallèles en méiose II. Afin de déterminer les mécanismes moléculaires à l’origine de leur formation, deux gènes candidats, RhPS1 et RhCYCA1 ont été identifiés chez Rosa. L’analyse de leur expression a révélé : (i) en condition non inductible, leur forte expression dans les étamines au stade méiose et (ii) la répression rapide de leurs niveaux de transcrits en condition d’induction de gamètes 2n. La fonction méiotique du gène RhPS1 a été validée par complémentation du mutant atps1-1 d’A. thaliana et par l’obtention d’une lignée rosier transgénique p35S::ARNi-RhPS1. Compte tenu de ces résultats, l’étude de la polyploïdisation et de ses mécanismes peut désormais être replacée dans le contexte actuel de changement climatique. / In the evolutionary history of plants, polyploidization has been a recurring phenomenon that has shaped the genomes, might have contributed to the occurrence of major evolutionary step and might have facilitated the survival of many plant families during major ecological crises. The main mechanism of polyploidization is sexual polyploidization, which involves the formation of 2n gametes resulting from meiotic division changes. Recently, mutants highly producing 2n gametes have been isolated in A. thaliana. Loss of AtPS1 gene function leads to parallel spindles orientation in meiosis II and loss of AtCYCA1;2/TAM gene function leads to the omission of the second meiotic division. The aim of this PhD project was to identify factors and mechanisms responsible for the 2n gametes formation, using Rosa as a model. This work permitted to: (i) discover an abiotic factor, high temperature, that can induce a high production of 2n gametes, (ii) show that the sensitivity window to this factor is narrow and restricted to meiosis and (iii) reveal that 2n gamete production in inductive condition, results from parallel spindle orientation in meiosis II. To determine molecular mechanisms responsible for their formation, two candidate genes, RhPS1 and RhCYCA1 were identified in Rosa. Analysis of their expression revealed: (i) their high expression level in stamens at meiosis stage in non-inductive condition and (ii) the rapid repression of their transcript levels under inductive condition. Meiotic gene function of RhPS1 was validated by complementation of atps1-1 mutant and by generating a rose transgenic line p35S:: RNAi-RhPS1. According to these results, polyploidization and its mechanisms can now be replaced in the context of the current climate.

Nous avons étudié un nouveau varant d'épissage de ERa, nommé ERa36 et son implication dans la signalisation non génomique des œstrogènes. Contrairement à ERa, ce variant a une localisation majoritairement cytoplasmique et membranaire. Il possède une partie C-Terminale unique due à l'épissage alternatif. Nous avons découvert que le domaine C-Termonal de ERa36 contient un D-Domain, qui lui confère la capacité de se lier directement avec des protéines de la famille MAPK. En utilisant des approches in-vitro et in-cellulo, nous avons démontré que ERa36 se lie spécifiquement à la kinase ERK2 en réponse d'une stimulation ostrogénique ou anti-ostrogénique. Nous avons démontré que ERK2 lié à ERa36 lui conférait une résistance à la déphosphorylation par la phosphatase MKP3, conduisant ainsi à une activation soutenue de la voir ERK. Ce mécanisme a des effets profonds sur les cibles de ERK. En effet, l'inhibition pharmacologique de l'interaction ERa36/ERK2 diminue la phosphorylation de la Paxilline, qui a son tour conduit à une répression de la Cycline D1. En plus de ces observations, nous avons démontré, en étudiant l'expression de ERa36 par IHC dans 175 tumeurs de sein, que son expression était un facteur prédictif de métastases à distance et conduit à une diminution de la survie globale. Ce travail pourrait amener à dire que l'expression de ERa36 constitue un nouveau biomarqueur dans le cancer du sein / We study a novel splice variant of ERa, named ERa36, and its involvement in estrogen non genomic signaling. Unlike ERa, this variant has main cytoplasmic/plasma membrane localization and alternative splicing confers it with a unique, previously unidentified C-terminal domain. Interestingly, we found that ERa36 C-terminal domain contains a putative MAPK binding D-Domain for the serine/threonine kinase ERK2. This domain is a docking site for members of the MAPK family. Coupling in-vitro and in-cellulo approaches, we demonstrated that ERa36 binds specifically to ERK2 following estrogen, as well as clinical anti-estrogen (tamoxifen) stimulation.We demonstrated that ERa36 binding to ERK2 inhibits the latter’s dephosphorylation by the dual phosphatase MKP3, thereby leading to a sustained ERK activation. This mechanism had profound effects on ERK’s downstream molecular targets. In fact, pharmacological inhibition of the ERa36/ERK2 interaction abrogated the phosphorylation of Paxillin, which in turn led to a downregulation of CyclinD1 transcription.Futhermore, IHC analysis of ERa36 expression in 175 patient breast tumors revealed that its expression constituted an independent predictor of distant metastasis and influenced on overall survival. In conclusion, ERa36 expression could constitute a new biomarker in breast cancer

Les agents permettant de créer des dommages sur l'ADN sont principalement utilisés dans les traitements contre le cancer. L'activation de points de contrôle du cycle cellulaire après lésion de l'ADN entraîne un arrêt du cycle des cellules. De la connaissance des mécanismes moléculaires de l'arrêt du cycle cellulaire par ces points de contrôle dépend l'efficacité du traitement. Dans les cellules humaines, ces points de contrôle sont primordiaux puisque leur inactivation entraîne la carcinogenèse (génération de cancers). Après traitement par des agents chimiothérapiques et des rayons X, les cellules s'arrêtent en phase G-1 et G-2/Mitose (M) du cycle cellulaire. Si de nombreuses études ont permis de clarifier les mécanismes de l'arrêt en phase G-1 pour des cellules dont l'ADN est endommagé, peu de données sont disponibles concernant l'arrêt en phase G-2/M. Parmi ces points de contrôle, le point de contrôle G-2/M est particulièrement important car il prévient l'entrée en mitose (phase M) des cellules dont l'ADN est endommagé. <br /> Nous avons analysé le rôle du complex appelé APC (Anaphase-Promoting Complex) dans les points de contrôle G-2/M après lésion de l'ADN. Les lésions de l'ADN sont induites dans les cellules synchronisées en phase S. Suite à ces dommages, les cellules montrent un retard et s'arrêtent en phase G-2 avec 4N chromosomes. Afin d'identifier les bases biochimiques de l'arrêt en G-2/M après traitement avec des agents endommageant l'ADN, nous allons concentrer notre recherche sur un complexe composé de multiples protéines possédant une activité de ligation de l'ubiquitine de type E3 (ubiquitin-ligase E3). Ce complexe APC est necessaire pour la dégradation des inhibiteurs d'entrée en anaphase, cyclins mitotiques, et plusieurs kinases mitotiques pour la complétion de la sortie de la mitose. Nous avons analysé et déterminé que l'absence d'activité du complexe APC inhibe l'activation du point de contrôle G-2/M lors de dommages de l'ADN.

Chez la femme, le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué. Différents traitements sont disponibles selon le sous-type tumoral. Cependant, certaines patientes sont réfractaires à ces thérapies et restent vulnérables lors de récidives. Le cancer a longtemps été défini par une division aberrante des cellules, mais aujourd'hui, il est évident que la résistance à la mort cellulaire programmée est un paramètre majeur dans l'étiologie de la maladie.Les cyclines de type D régulent le cycle cellulaire en permettant la transition de la phase G1 à la phase S. Pour cela, elles activent les kinases dépendantes des cyclines 4/6 (CDK4/6) qui phosphorylent les protéines du rétinoblastome ce qui libère le facteur de transcription E2F. La Cycline D1 (CycD1) nucléaire est donc centrale dans le contrôle du cycle. Son gène est amplifié dans les cancers humains et la moitié des patientes atteintes d'un cancer du sein ont une surexpression de CycD1. Par l’activation de CDK4, CycD1 est essentielle à l'apparition et à la progression tumorale. Ainsi, des inhibiteurs spécifiques de CDK4/6 ont été développés contre le cancer du sein. Malheureusement, certaines patientes restent insensibles à ce traitement. À ce titre, le ciblage spécifique de CycD1 pourrait représenter une alternative clinique. En effet, en plus de la régulation du cycle, CycD1 est également impliquée, indépendamment de CDK4, dans la survie des cellules cancéreuses. Cependant, aucun mécanisme de l'impact de CycD1 dans le maintien tumoral n'a été établi pour démontrer ce potentiel thérapeutique. En outre, CycD1 a été décrite dans les organes à l’âge adulte pour réguler le métabolisme du glucose et l'hématopoïèse. Par conséquent, pour éviter tout effet secondaire indésirable, nous avons décidé d’évaluer l’implication potentielle de CycD1 dans les organes adultes. Grâce au Tandem-HTRF, basé sur le transfert d'énergie entre deux anticorps, nous avons révélé la dynamique inattendue de CycD1 dans chaque organe adulte. De plus, nous avons montré que l’altération de l'expression de CycD1 conduit à une diminution des capacités de survie des cellules saines post-mitotiques.Au vu de ces limitations, nous avons développé une nouvelle approche d'ARN interférence spécifique des cellules cancéreuses appelée TAG-RNAi. Cette technologie permet de cibler CycD1 uniquement dans la tumeur afin d'épargner les cellules saines. Cette approche innovante consiste à cibler un tag présent uniquement sur l’ARNm de CycD1 des cellules cancéreuses. Ainsi, nous avons découvert que le ciblage spécifique de CycD1 induit une régression rapide et spontanée des tumeurs dépendantes des oncogènes RAS ou ERBB2. Par protéomique in vivo, j'ai découvert que lors de stress pro-apoptotiques, CycD1 cytoplasmique interagit avec la procaspase-3 et bloque son activation pour empêcher l'apoptose des cellules. Ces travaux démontrent la valeur clinique du ciblage spécifique de CycD1 dans les cancers afin d'améliorer l'efficacité des chimiothérapies.Par conséquent, il restait à déterminer comment appliquer le TAG-RNAi contre CycD1 uniquement dans les cellules cancéreuses des patientes. Puisque le tag exotique présent sur le gène Ccnd1 chez la souris nous a permis de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses, nous avons pensé que des mutations retrouvées dans les cancers humains représentaient une option de ciblage. Ainsi, nous avons étendu le concept TAG-RNAi aux mutations somatiques caractéristiques des cancers pour cibler avec succès l'expression des mutants KRAS-G12V ou BRAF-V600E comme exemples. L'idée est donc d'identifier les mutations de Ccnd1 chez les patientes afin d'appliquer le TAG-RNAi comme une thérapie personnalisée afin d’éviter les effets secondaires. Enfin, l'expression de CycD1 représente un nouveau biomarqueur pour le cancer et les troubles liés à l'âge: de faibles taux prédisposent aux maladies dégénératives tandis que des taux élevés indiquent une susceptibilité accrue au cancer. / Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women. This cancer is the leading cause of death in women aged from 35 to 65 years old. Different treatments are now available depending on tumor subtypes. However, some patients are still refractory to these therapies and are at risk of disease relapse. Cancer research has long focused on aberrant cancer cell division but today it is evident that the resistance to programmed cell death is also a major characteristic of the disease.D-type cyclins regulate cell cycle by allowing the transition from the G1-phase to the S-phase. These regulatory subunits activate the Cyclin-Dependent Kinases 4/6 (CDK4/6) that phosphorylate the retinoblastoma proteins which then release the E2F transcription factors. Nuclear Cyclin D1 (CycD1) is therefore central in the control of division. The Ccnd1 gene is amplified in human cancers and half of breast cancer patients bare an overexpression of CycD1. CycD1 is required for mammary carcinoma onset and progression in a CDK4 kinase-dependent manner. Hence, specific CDK4/6 inhibitors have been developed and authorized in the clinics against breast cancer. Unfortunately, some patients remain insensitive to this treatment. In this frame, the specific targeting of CycD1 could represent a strategic alternative in clinics to overcome these pitfalls. Indeed, in addition to cell cycle regulation with CDK4, CycD1 is also involved in CDK4-independent features of cancer cells like cell survival. However, to date, no clear mechanism for the impact of CycD1 in tumor maintenance is established to demonstrate the therapeutic value of its targeting.Moreover, recent studies have demonstrated the participation of CycD1 in adult organs to regulate glucose metabolism and hematopoiesis. As a consequence, to avoid any undesirable side effects, we decided to gauge the potential CycD1 implication in post-mitotic organs body-wide. We set up a new hypersensitive technology named Tandem-HTRF based on the energy transfer between two antibodies to reveal the unexpected dynamics of CycD1 expression in adult organ. Then, we discovered that alterations of CycD1 expression induced dramatic functional consequences on the survival capacities of healthy adult post-mitotic cells.Based on these limitations, we developed a novel RNAi approach specific to cancer cells named TAG-RNAi. This technology allows the silencing of CycD1 in cancer cells only to spare healthy cells. This innovative approach consists in the targeting of a mRNA tag only present on CycD1 from cancer cells. Using this technique, we found that the specific silencing of CycD1 induces a rapid and spontaneous regression of tumors driven by the RAS or ERBB2 oncogenes. Then, thanks to a proteomics screening in vivo, I discovered that under pro-apoptotic stresses the cytoplasmic CycD1 interacts with the procaspase-3 protein and blocks its activation to prevent cancer cell apoptosis. Altogether, my work demonstrates the clinical value of the specific targeting of CycD1 in cancers to increase the efficacy of chemotherapeutic treatments.Hence, it remained to be determined how to apply in patients RNAi against CycD1 only in cancer cells. Because the exotic tagging of its gene was instrumental in mice cancer models, we reasoned that human cancer mutations could represent such a specific tag. We have extended the concept of TAG-RNAi to somatic mutations characteristic of human cancers to successfully target the expression of KRAS-G12V or BRAF-V600E mutants as examples. The idea is therefore to identify Ccnd1 mutations in cancer patients in order to apply TAG-RNAi as a custom therapeutic approach that will manage side effects. More unanticipated, CycD1 expression represents a new biomarker for both cancer and age-related disorders: low CycD1 levels predispose to degenerative complications while high CycD1 levels indicate increased susceptibility to cancer and resistance to treatment.

La cycline A2 est un régulateur essentiel du cycle cellulaire qui, en association avec des kinases dépendantes des cyclines (CDK) régule la réplication de l'ADN et l’entré des cellules en mitose. Dans de nombreux types de cancers humains, la cycline A2 a été considérée comme un facteur de prolifération contribuant à la cancérogenèse de par ses fonctions dans la régulation du cycle cellulaire. Récemment, la complexité des fonctions de cycline A2 a été révélée. Certaines études in vitro ont démontré que l'inactivation de la cycline A2 induit une augmentation de la motilité cellulaire et de l'invasion dans les fibroblastes consécutive à une activation défective de RhoA. De plus, il a été montré que l'inactivation de la cycline A2 induit la EMT par l’intermédiaire d’une augmentation de l'activité transcriptionnelle de la β-caténine, mais aussi via la voie TGFβ/Prefoldin. Ces études suggèrent que des niveaux réduits de cycline A2 sont liés à une invasion accrue et à l’apparition de métastases dans certains types de cancer. A l’aide d’un modèle de souris mutante pour la cycline A2, une étude récente a établi une fonction de cette dernière, indépendante des CDK, dans la réparation des cassures double brin de l'ADN et a montré que la perte de la cycline A2 favorise l’apparition de cancers de la peau et du poumon. L’ensemble de ces études met en évidence l’existence de multiples fonctions pour la cycline A2. Mon travail de thèse a consisté à explorer le rôle de la cycline A2 dans l'homéostasie du colon et le développement du Le cancer colorectal.Pour évaluer la valeur pronostique de la cycline A2 dans le CCR, nous avons analysé l'expression de la cycline A2 par IHC sur un grand nombre d'échantillons tumoraux dérivés de patients atteints de CCR de différents stades. Nous avons trouvé que les niveaux élevés de la cycline A2 sont corrélés avec un mauvais pronostic et une survie plus faible chez les patients atteints de CCR de stade I et II. Cependant, une diminution de l'expression de la cycline A2 a été détectée aux stades III et IV par comparaison aux biopsies de CCR de stade I et II. Il est tentant de proposer que le profil d'expression de la cycline A2 reflète ses rôles distincts au cours de la cancérogenèse du côlon, comme la prolifération cellulaire au stade précoce, lorsqu'elle est fortement exprimée, mais favorise l'invasion et l'agressivité à des stades plus avancés, lorsque ses niveaux d’expression sont réduits.En complément de cette étude clinique, nous avons généré des modèles murins porteurs d’une mutation constitutive ou inductible de la cycline A2 dans l’épithélium intestinal. Nous avons montré que la déplétion de la cycline A2 dans l'épithélium intestinal de la souris provoque une rupture de la crypte colique, une inflammation, une augmentation de la prolifération des cellules épithéliales et l’apparition de dysplasies de bas et haut grade, reconnues comme lésions précancéreuses dans le CCR. Ces observations suggèrent un rôle majeur pour la cycline A2 dans la régulation de l'homéostasie du côlon et l'initiation de la tumorigénèse. Une analyse plus poussée a révélé une proportion accrue de lésions au niveau de l'ADN et une activation aberrante de la β-caténine, anomalies couramment détectées chez les patients humains atteints de CCR et considérées comme les premières altérations de cette pathologie. En outre, nous avons détecté une expression élevée de NFkB et YAP1 chez les souris mutantes pour la cycline A2, voies qui jouent un rôle critique dans la régénération tissulaire et peuvent conduire la dédifférenciation des cellules épithéliales du côlon contribuant ainsi à la tumorigenèse. Finalement, les souris mutantes cycline A2 ont été soumises à un protocole de colite associé au cancer et ont développé une proportion accrue d'inflammation, mais aussi de dysplasies et d'adénocarcinomes, en taille et en nombre, suggérant que la perte de la cycline A2 participe à la carcinogenèse colorectale chez la souris. / Cyclin A2 is an essential cell cycle regulator required for accurate DNA replication and mitotic entry in association with cyclin-dependent kinases (CDKs). In multiple types of human cancers, cyclin A2 was considered as a proliferation driver contributing to carcinogenesis based on its function to promote cell cycle.Recently, the complexity of cyclin A2 functions has been revealed. Some in vitro studies demonstrated that cyclin A2 inactivation induces increased cell motility and invasiveness of mouse fibroblasts due to defective RhoA activation. Moreover, cyclin A2 inactivation has been shown to induce EMT through the upregulation of β-catenin transcriptional activity, but also via the TGFβ/Prefoldin pathway. These studies suggest that reduced levels of cyclin A2 are linked to increased invasiveness and metastasis in some cancer types. Using a cyclin A2 mutant mouse model, a recent study established the CDK-independent function of cyclin A2 in the repair of double-stranded DNA breaks and showed that loss of cyclin A2 promotes tumorigenesis in skin and lung due to deficient DSBs repair.Altogether, these studies highlight the multiple functions cyclin A2 can execute. The aim of my thesis was to explore the role of cyclin A2 in colon homeostasis and colorectal cancer development.To evaluate the prognostic value of cyclin A2 in CRC, we analyzed cyclin A2 expression by IHC on tumor samples derived from CRC patients of different stages. We found that high levels of cyclin A2 correlate with bad prognosis and lower survival in patients with stage I and II CRC. However, decreased cyclin A2 expression was detected in stage III and IV by comparison to stage I and II CRC biopsies. Complementary to the clinical study, we generated tissue-specific mutant mouse models bearing either a constitutive or inducible cyclin A2 deletion in the intestinal epithelium. We showed that depletion of cyclin A2 in mouse intestinal epithelium causes colonic crypt disruption, inflammation, increased proliferation of epithelial cells and occurrence of low- and high-grade dysplasia, recognized as precancerous lesions of CRC. These observations suggest a major role for cyclin A2 in the regulation of normal colon homeostasis and tumor initiation. Further analysis revealed an increased proportion of DNA damage and aberrant activation of β-catenin, commonly detected in human patients with CRC and which are considered as the first occurring alterations in this pathology. Furthermore, we detected elevated expression of NFkB and YAP1 in the colons of cyclin A2 mutant mice, pathways that have been previously shown to play critical roles for tissue regeneration after tissue damage and to drive dedifferentiation of colonic epithelial cells thus contributing to tumorigenesis. Finally, cyclin A2 mutant mice were subjected to a modified colitis-associated CRC model and developed increased proportion of inflammation, but also dysplasia and adenocarcinomas, in size and numbers, suggesting that loss of cyclin A2 contributes to inflammation-associated colorectal carcinogenesis in mice.

L'exigence principale du cycle cellulaire est une coordination étroite entre l'achèvement du processus de réplication et l'entrée des cellules en mitose, afin de maintenir l'intégrité génétique, l'identité et à la survie cellulaire. Toutes les cellules somatiques exécutent de manière reproductible une phase G2 intermédiaire, d'une durée constante pendant les divisions cellulaires successives au sein d'un type cellulaire donné. Cependant, les mécanismes moléculaires qui contrôlent précisément sa durée au cours d'un cycle cellulaire non perturbé, restent mal caractérisés. La kinase Cycline B1-Cdk1, facteur universel permettant l'entrée en mitose, est sous le contrôle, chez les mammifères, d'un ensemble de régulateurs directs, les kinases inhibitrices Wee1 et Myt1 et les phosphatases activatrices Cdc25A, B et C. Son activation soudaine, en fin de phase G2, révèle qu'une modification rapide de l'équilibre entre ses régulateurs opposés prend place par des mécanismes moléculaires qui restent à élucider. Dans ce cadre, j'ai étudié le rôle potentiel de la kinase Polo-like kinase 1 (Plk1) pour l'initiation de l'activation de Cycline B1-Cdk1. Bien que les rôles de Plk1 au cours de la mitose soient bien caractérisés, sa contribution dans la régulation de l'entrée des cellules en mitose reste controversée. Au niveau moléculaire, Plk1 phosphoryle au moins in vitro, plusieurs régulateurs de Cycline B1-Cdk1, tels que Cdc25B & C, et Wee1 et Myt1. Cependant, il reste largement inconnu si ces événements de phosphorylation se produisent in vivo et s'ils contribuent de manière significative au processus de l'activation de Cycline B1-Cdk1 permettant l'entrée en mitose. / A main requirement of the cell cycle is a tight coordination between the completion of the replication process and entry into mitosis in order to maintain genetic integrity and the identity and survival of cell progeny. All somatic cells reproducibly execute an intermediate G2 phase of constant duration during successive cell divisions in a given cell type. However the molecular mechanisms controlling precisely its duration during unperturbed cell cycle remains poorly characterized. In this context, the main objective of my PhD project was to decipher signaling pathways controlling entry into mitosis during normal cell cycles as well as their spatiotemporal regulation. CyclinB1-Cdk1, the universal master mitotic driver, is under the control of direct inhibitors (Wee1 and Myt1) and activators (Cdc25A, B and C). Previously, it was determined that CyclinB1-Cdk1 is suddenly activated in very late G2 phase, suggesting that a rapid modification in the equilibrium between its opposite regulators is reproducibly taking place in late G2 by poorly elucidated mechanisms. During my PhD, I investigated the potential role of Polo-like kinase 1 (Plk1) in the initial activation of CyclinB1-Cdk1. Even though its roles during mitosis are well characterized, its contribution for the regulation of entry into mitosis remains controversial. At the molecular level, Plk1 was shown to phosphorylate at least in vitro, several regulators of CyclinB1-Cdk1 including Cdc25B&C, and Wee1 and Myt1. However, it remains largely unknown if these phosphorylation events are taking place in vivo and whether they significantly contribute to the activation process of CyclinB1-Cdk1 leading to mitotic entry.

La progression à travers le cycle cellulaire est assurée par l’activation séquentielle d’une série de complexes cycline-CDK. Les complexes cycline D-CDK4 assurent la progression au cours de la phase G1 du cycle cellulaire en phosphorylant les protéines « antioncogéniques » de la famille Rb. L’activation de la CDK4 nécessite son association à une cycline D et sa phosphorylation sur Thr172 par la CAK nucléaire (CDK activating kinase). Le rôle essentiel des protéines de la famille Cip/Kip dans la régulation de l’activité de ces complexes reste controversé. Les protéines de cette famille (comprenant p27 et p21) ont initialement été identifiées comme des inhibiteurs puissants des complexes cycline-CDK et comme les intermédiaires de l’action antimitogénique de différents signaux intra ou extra-cellulaires. Il a été proposé que la liaison de la p27 ou de la p21 aux complexes cycline D-CDK4 empêche leur phosphorylation activatrice par la CAK et leur activité pRb kinase. Cependant, l’observation que des complexes cycline D-CDK4 associés à p21/p27 possèdent une activité pRb kinase a donné naissance à une seconde hypothèse sur la régulation de ces complexes par la p27 ou la p21. Ces « inhibiteurs » ont été paradoxalement proposés comme facteurs nécessaires et suffisants d’assemblage et de localisation nucléaire des complexes cycline D-CDK4. Dans le modèle physiologiquement relevant des thyrocytes de chien en culture primaire, la mitogénèse dépendante de l’AMPc activée par la TSH diffère des cascades des facteurs de croissance puisqu’elle n’induit pas les cyclines D mais au contraire augmente l’accumulation de l’«inhibiteur» de CDK p27. L’AMPc stimule l’assemblage des complexes cycline D3-CDK4, leur translocation nucléaire et leur association à p27. Dans ce modèle, le TGF&61538; inhibe la mitogénèse dépendante de l’AMPc en inhibant la translocation nucléaire des complexes cycline D3-CDK4 et leur association à la p27.<p><p>Nous avons étudié l’activité catalytique et l’activation des complexes cycline D3-CDK4-p27 issus des thyrocytes de chien en culture primaire ou produits en cellules d’eucaryotes supérieurs (CHO et Sf9). Nous avons pu montrer que les complexes cycline D3-CDK4-p27 issus des thyrocytes de chien stimulés par la TSH présentent une activité pRb-kinase qui est inhibée par le TGF&61538; En outre, la production des complexes cycline D3-CDK4-p27 en cellules CHO ou Sf9 nous a permis de montrer que l’impact de la p27 sur l’activité catalytique des complexes cycline D3-CDK4 dépend de sa stoechiométrie de liaison à ces complexes. L’analyse du profil de séparation par électrophorèse bidimensionnelle de la CDK4 issue de ces trois systèmes montre que la p27 n’empêche pas la phosphorylation activatrice de la CDK4, même aux concentrations de p27 qui empêchent l’activité pRb kinase du complexe cycline D3-CDK4. Nous avons également montré dans les cellules CHO que la p27 détermine la localisation nucléaire des complexes cycline D3-CDK4, ceux-ci étant relocalisés dans le cytoplasme par la transfection d’un mutant de la p27 dépourvu de son signal de localisation nucléaire. Ces résultats valident les observations réalisées par immunofluorescence dans les thyrocytes de chien dans lesquels nous avons mis en évidence une étroite corrélation au niveau des cellules individuelles stimulées par la TSH entre la translocation nucléaire de la CDK4 et l’apparition de la p27 nucléaire. Cette colocalisation est partiellement inhibée par le TGF&61538; Ces observations renforcent l’hypothèse d’un rôle de la p27 dans l’ancrage nucléaire des complexes cycline D3-CDK4. <p><p>Alors que la localisation de la CAK est considérée comme exclusivement nucléaire et son activité catalytique constitutive, nous avons pu montrer que la phosphorylation activatrice de la CDK4 associée à la cycline D3 n’est pas affectée par sa localisation sub-cellulaire et qu’elle est régulée par le TGF&61538; dans les thyrocytes de chien et par le sérum dans les cellules T98G indépendamment de l’association de la CDK4 à la p27. De plus, la phosphorylation de la CDK4 sur Thr172 dans les cellules T98G est stimulée par le sérum, alors que la phosphorylation activatrice de la CDK6, son homologue fonctionnel, ne l’est pas. La comparaison de la séquence de ces deux CDKs à proximité des Thr phosphorylées (Thr177 pour la CDK6) révèle, outre une forte similarité de séquence, une différence au niveau de l’acide aminé situé en aval de la thréonine :il s’agit d’une proline dans la CDK4 et d’une sérine dans la CDK6. La mutation P173S de la CDK4 abolit la phosphorylation sur Thr172 et l’activité de la CDK4 associée à la cycline D3 dans les cellules CHO, mais n’affecte pas la phosphorylation et l’activation de la CDK4 par la CAK recombinante in vitro. L’ensemble de ces résultats suggère que la/les CAKs régulée(s) responsables de l’activation de la CDK4 n’ont pas encore été identifiées et que la proline située en aval de la Thr172 de la CDK4 est essentielle pour sa phosphorylation activatrice et son activité pRb kinase.<p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

T. gondii interfère avec l'activation des voies de signalisation de NF-kB des cellules hôtes. Ainsi, lors de l’infection par T. gondii, 85% des gènes dépendant de NF-kB sont up-régulés. Un autre facteur de transcription dont l’expression est modulée par le parasite est UHRF1 (Ubiquitin-like,containing PHD and RING finger domains, 1). UHRF1, en se fixant sur le promoteur du gène de la cycline b, induit une répression épigénétique de ce dernier conduisant à un arrêt du cycle cellulaire des cellules infectées en phase G2 et à un arrêt de la prolifération parasitaire. L’analyse in silico du promoteur du gène uhrf1 a montré qu’il possédait 9 sites de fixation de NF-kB. Effectivement nous avons démontré que NF-kB interagit avec le promoteur du gène uhrf1 lors d’une infection par T. gondii. L’expression d’UHRF1 serait donc modulée par NF-kB dans les cellules infectées par T. gondii. Or NF-kB a une régulation différentielle en fonction de la nature de la souche infectante. Là encore, nous avons pu observer une régulation différentielle d’UHRF1 selon la nature de la souche infectante, pouvant être dues à la régulation souche dépendante de NF-kB. La détermination du rôle précis de l’activation d’UHRF1 dans les cellules infectées et l’identification du ou des facteurs parasitaires responsables pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes de persistance intracellulaire du parasite et de découvrir de nouveaux points d’impact thérapeutiques. / T.gondii interferes with the activation of NF-kB signaling pathways. Thus, upon infection by T.gondii, 85% of genes NF-kB-dependent are up-regulated. Another transcription factor whose expression is modulated by the parasite is UHRF1 (Ubiquitin-like, Containing PHD and RINGfinger domains, 1). UHRF1, bind to the gene promoter of cyclin b and induces epigenetic repression of this gene leading to cell cycle arrest in G2 phase of infected cells and stop the proliferation in both infected cells and parasite. In silico analysis of the uhrf1 gene promoter has been shown to possess 9 binding sites of NF-kB. Our study showed that NF-kB actually interacts with the promoter of gene uhrf1 during infection with T. gondii. This suggests that the expression of UHRF1 is modulated by NF-kB in T. gondii-infected cells. In addition we observed differential regulation of UHRF1 depending on the nature of the infecting strain. These variations may also be due to already well-known differential regulation of NF-kB by different strains of T.gondii. Determining the precise role of UHRF1 activation in infected cells and the identification of the parasitic factor responsible of this activation would allow to a better understanding of the mechanisms of intracellular persistence of the parasite and allow to unravel new therapeutic trails.