Le besoin de substituts pour vaisseaux sanguins de petit calibre a attiré une attention considérable sur le développement de constructions artérielles dans des bioréacteurs à partir de systèmes d’échafaudage. Les gels formés à partir de collagène reconstitué représentent des substrats idéaux pour le remodelage du à l’activité cellulaire, mais leur faible résistance et élasticité limitent leur utilisation comme échafaudages pour la régénération du tissu vasculaire. Ces caractéristiques proviennent de la perte d’organisation structurelle liée au processus d’extraction du collagène. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet était d’améliorer les propriétés mécaniques des gels de collagène afin de supporter la croissance et la maturation du tissu vasculaire sous contrainte cyclique. En considérant l’importance de l’état d’agrégation du collagène pour les propriétés mécaniques des tissus natifs, la stratégie de ce projet a été de modifier la microstructure des matrices de collagène reconstitué en agissant sur trois aspects : 1) les interactions intermoléculaires et la fibrillogenèse ont été ajustées en variant les paramètres expérimentaux (pH, température, force ionique et concentration du collagène); 2) des liaisons covalentes ont été introduites afin de fixer des fibrilles voisines; 3) les gels ont été compactés et les fibrilles alignées grâce à l’action de remodelage des cellules. Des mesures de spectrophotométrie et des images par MEB ont confirmé les effets des conditions expérimentales et du remodelage sur la microstructure des gels. Notamment, la présence des cellules a permis la formation de matrices plus compactes et orientées, surtout en présence de contraintes mécaniques. Des essais mécaniques ont démontré que les stratégies adoptées ont engendré le renforcement de la structure. En particulier, des essais cycliques ont établi que la variation des conditions expérimentales combinée à la réticulation ont produit des matrices dont l’hystérèse diminue et l’élasticité augmente. En conclusion, l’ensemble de ces études a permis la réalisation à court terme (24-48 h) de structures à base de collagène présentant une résistance mécanique, une rigidité et une élasticité accrues. Ces résultats suggèrent que ces matrices sont de bons candidats comme supports pour la régénération de tissus vasculaires sous conditionnement cyclique. / The need for small-caliber vascular replacements has attracted considerable attention on the development of scaffold-based vascular constructs in bioreactors. Reconstituted collagen gels represent ideal substrates for cell-mediated remodeling, but their low strength and low elasticity, limits their application as scaffold for the regeneration of the vascular tissue. These features result from collagen extraction and the consequent loss of structural organization. The objective of this project was to improve the mechanical performances of collagen gels in order to support the growth and the maturation of the vascular tissue under cyclic conditioning. Considering how fundamental collagen assembly is for the mechanical behavior of native tissues, the microstructure of reconstituted collagen lattices was modified by working on three aspects: 1) The intermolecular interactions and the aggregation of collagen monomers were tailored by modulating the experimental conditions, including pH, temperature, ionic strength and collagen concentration; 2) Inter-fibril crosslinking was carried out in order to fix neighboring collagen fibrils through their reactive side chains; 3) Gels were compacted and fibrils were aligned through cell-mediated remodeling. Spectrophotometric analyses and SEM confirmed the effects of changes in experimental conditions and cell-mediated remodeling on collagen gels microstructure. Notably, the presence of SMCs lead to tighter and highly oriented lattices, moreover in the presence of mechanical constraints. Mechanical tests showed that the adopted procedures contributed to the stiffening of collagen lattices. In particular, the modulation of the experimental conditions combined with crosslinking lead to lattices presenting lower hysteresis and higher elasticity as shown by cyclic tests. In conclusion, this study produced, in a short time (24-48 h), collagen gel-based lattices with improved stiffness, strength, and elastic recoil. The results suggest that these lattices are serious candidates for the role of temporary supports during the maturation period under cyclic loading.

Les organismes vivants, qu'ils soient simples ou complexes, ont acquis des stratégies pour s'adapter aux changements environnementaux. Ces changements correspondent à un large éventail de signaux chimiques, physiques ou mécaniques qui doivent être transmis en messages intracellulaires. Dans la cellule, des réseaux de signalisation sont modulés avec une grande précision pour transmettre ces messages et générer une réponse cellulaire appropriée. Les protéines d'échafaudage jouent un rôle crucial dans la sélectivité et la modulation spatio-temporelle de la transduction du signal. Par divers mécanismes moléculaires, elles médient l’organisation de complexes multimoléculaires impliqués dans plusieurs processus biologiques. CNK est une protéine d'échafaudage découverte par le biais d’études génétiques chez la drosophile où elle agit comme modulateur positif de la signalisation RAS/MAPK. Cependant, les fonctions physiologiques des homologues de CNK de mammifères (CNK1, CNK2 et CNK3) et leurs contributions aux pathologies humaines sont mal caractérisées. De plus, il existe peu d’évidences rapportant leur implication dans la signalisation RAS/MAPK. Elles ont plutôt été associées à des voies de signalisation contrôlées par les guanosine triphosphatases (GTPases) des familles ARF et RHO. Dans un premier manuscrit, nous avons montré que CNK2 est requise pour la migration et l'invasion des cellules cancéreuses en couplant le récepteur tyrosine kinase (RTK) prométastatique AXL à l'activation de la GTPase ARF6. D'un point de vue mécanistique, la signalisation induite par AXL favorise le recrutement de CNK2 à la membrane plasmique de manière dépendante de PI3K. Ensuite, CNK2 promeut l’activation d’ARF6 via son interaction aux ARF Guanosine exchange factors (GEFs) cytohésines et à la protéine adaptatrice SAMD12. Nous démontrons également qu’ARF6 coordonne l'activité des GTPases RAC1 et RHOA. Enfin, l'ablation génétique de CNK2 ou SAMD12 réduit considérablement les lésions métastatiques hépatiques et pulmonaires dans un modèle de xénogreffe de souris. Dans une série d’expériences de BioID supplémentaires utilisant le mutant gain-de-fonction ARF6 Q67L, nous avons identifié PLD1 et ITGB1 comme candidats potentiels pouvant médier la signalisation RAC1 et RHOA en aval d’ARF6. Dans une autre série d’expériences, nous avons caractérisé l'interaction entre les CNKs et la sous-famille des kinases Misshapen (MSN). Les trois membres de cette sous-famille, MAP4K4, TNIK et MINK1, ont été identifiés comme principaux interacteurs proximaux de CNK2A et CNK3 dans les expériences de BioID. Toutefois, leur interaction ne semble pas être impliquée dans la fonction promigratoire de CNK2A. Par des expériences de cartographie, nous démontrons que les domaines CRIC et DUF1170 de CNK2/3 et la région coiled-coil de MAP4K4 sont importants pour leur interaction. Nos travaux suggèrent également que SAMD10 compétitionne avec MAP4K4 pour se lier à CNK2 et que SAMD10/12 modulent la stabilité de CNK2. Enfin, nos résultats préliminaires suggèrent que MAP4K4 induit la phosphorylation de CNK2/3. Cependant, la pertinence biologique de ces évènements reste à déterminer. Dans l'ensemble, nos travaux révèlent une fonction inattendue de CNK2 dans la régulation de la motilité des cellules cancéreuses et identifient une nouvelle voie de signalisation qui pourrait être ciblée pour limiter les métastases. En outre, nos travaux identifient plusieurs pistes pour approfondir le rôle de CNK dans les cellules de mammifères. / All living organisms, whether simple or complex, have acquired sophisticated strategies to adapt to their changing environment. These environmental changes correspond to a breadth of chemical and mechanical signals that need to be transmitted into intracellular information. In cells, dense signalling networks are put into place and modulated with great precision to transmit messages and generate appropriate cellular responses. Scaffolding proteins play a crucial role in the selectivity and spatiotemporal modulation of signal transduction. Through various molecular mechanisms, they mediate the organization of multimolecular complexes implicated in various biological processes. CNK is a scaffolding protein discovered through genetic studies in drosophila where it acts as an important positive regulator of the highly oncogenic RAS/MAPK pathway. In contrast, the physiological functions of human CNKs and their roles in human diseases are poorly characterized. Moreover, evidence supporting their requirement for RAS/MAPK signalling remains sparse. Rather, they have been linked to signalling pathways controlled by the ARF and RAS homologous (RHO) subfamilies of GTPases. In a first manuscript, we found that mammalian CNK2 promotes cancer cell migration and invasion by coupling the pro-metastatic RTK AXL to downstream activation of ARF6 GTPase. Mechanistically, we showed that AXL signalling induces PI3K-dependent recruitment of CNK2 to the plasma membrane where it stimulates ARF6 via its interaction with the cytohesin ARF GEFs and the adaptor protein SAMD12. We also showed that ARF6 coordinates RAC1 and RHOA GTPase activity. Finally, the genetic ablation of CNK2 or SAMD12 potently reduces liver and lung metastatic lesions in a mouse xenograft model. In a series of supplemental BioID experiments using the gain-of-function ARF6 Q67L mutant, we identified PLD1 and ITGB1 as potential candidates that could mediate RAC1 and RHOA signalling downstream of ARF6. In another study, we characterized the interaction between CNKs and the MSN subfamily of kinases. The three members of this subfamily, namely MAP4K4, TNIK and MINK1, were identified as top proximal interactors of CNK2A and CNK3 in the BioID experiments. However, their interaction does not appear to be involved in the pro-migratory function of CNK2A. Through mapping experiments, we found that the CRIC and DUF1170 domains of CNK2 and CNK3 and the coiled-coil region of MAPK4K4 are important for their interaction. In addition, we found that SAMD10 competes with MAP4K4 for binding to CNK2 and that SAMD10/12 proteins also modulate CNK2 stability. Finally, our preliminary results suggest that MAP4K4 induces CNK2/3 phosphorylation. However, the biological relevance of these interactions and phosphorylation events remains to be addressed. Overall, our work uncovers an unanticipated function of CNK2 in regulating cancer cell motility and identifies a novel signalling pathway that could be targeted to restrain metastasis. Moreover, it identifies several avenues for further study into CNK function in mammalian cells.

La résolution de problèmes complexes (RPC) est une compétence du 21e siècle essentielle chez les gestionnaires. Or, bien que les programmes en gestion visent à développer cette compétence, de nombreux diplômés récents éprouvent des lacunes lorsqu’ils arrivent sur le marché du travail. Si leur manque de connaissances disciplinaires et leur faible niveau de compétences métacognitives peuvent les expliquer en partie, ces lacunes sont aussi possiblement attribuables aux méthodes pédagogiques couramment utilisées en gestion, qui n’enseignent pas explicitement un processus de RPC. Considérant l’importance d’enseigner explicitement une démarche générale de RPC et le développement des compétences métacognitives, cette recherche est fondée sur la théorie de l’échafaudage. Ainsi, des outils d’échafaudage numériques visant à assister temporairement les apprenants, afin qu’ils puissent internaliser un processus de RPC et développer leurs compétences métacognitives, ont été intégrés à une application numérique utilisée par des apprenants de 1er cycle universitaire en gestion. Cette recherche mixte a permis d’évaluer l’influence de ces outils d’échafaudage numériques sur l’apprentissage de la RPC et le développement de compétences métacognitives, de comprendre leur influence durant le processus de résolution, et de décrire l’intention d’utilisation des apprenants. Les résultats quantitatifs montrent que l’accès aux outils a amélioré la performance de RPC à une reprise et soutenu le développement de la compétence métacognitive de planification. Les résultats qualitatifs suggèrent que les apprenants considéraient que les outils les aidaient à améliorer la qualité de leurs évaluations, mais ils ne percevaient pas qu’ils visaient aussi à développer leurs compétences métacognitives. Les résultats suggèrent que ces apprenants peuvent être qualifiés de novices quant à leur compétence de RPC. En effet, ils semblent accorder un temps insuffisant à l’analyse de la situation problème, n’évaluent pas les autres solutions possibles, ne considèrent pas les conséquences négatives de leur solution et mobilisent peu leurs compétences métacognitives de monitoring et d’autocontrôle et d’autoévaluation. La perception d’utilité serait corrélée avec la perception de pertinence, d’amélioration de la qualité du travail et du caractère agréable des OÉN. Considérant la perception de facilité d’utilisation fortement élevée parmi tous les participants, cela suggère que l’intention d’utilisation serait principalement liée à la perception d’utilité Les résultats suggèrent que ces OÉN seraient davantage pertinents en formation à distance, plutôt qu’en présentiel. Les questions incitatives influenceraient davantage le processus de RPC, comparativement à une liste de vérification et des vidéos de solutions d’experts. Plusieurs recommandations ont été élaborées pour améliorer la conception et l’usage des OÉN. Les apprenants doivent être formés par leur enseignant à utiliser les OÉN, qui doit leur montrer la pertinence et la manière de les exploiter adéquatement. Les OÉN doivent offrir un niveau de soutien cognitif suffisant et constant à toutes les étapes de la RPC. L’application doit être dotée de fonctionnalités qui permettent de comprendre pourquoi les outils doivent être mobilisés. Les concepteurs doivent considérer les déterminants qui influencent la PU pour susciter leur usage. En somme, bien que cette recherche comporte plusieurs limites, notamment une collecte de données pendant la COVID-19, elle contribue significativement à la littérature grâce à ses recommandations visant la conception et l’usage des outils d’échafaudage numériques en enseignement supérieur. / Complex problem-solving (CPS) is an essential 21st century skill for all managers. Although most of the business administration programs aim to develop this skill, many graduates still feel gaps when they enter the labour market. If their lack of content knowledge and their low level of metacognitive skills can explain in part these gaps, they might also be caused by the teaching methods commonly used in business administration education. Indeed, these methods do not demonstrate a process for CPS explicitly. Considering the importance of teaching a CPS process explicitly and the development of metacognitive skills, this research is based on the scaffolding theory. Thus, digital scaffolds aiming at temporary assisting learners to internalize a CPS process and to develop their metacognitive skills were integrated to a digital application that has been used by undergrad students in business administration. By using a mix method, this research evaluated the influence of these scaffolds on the learning of CPS and the development of metacognitive skills. It also contributes to understand how these scaffolds influence learners during their problem-solving process and to describe their intention of use. Quantitative results indicate that access to scaffolds improved the performance on one assessment and show that it led to the development of the planning metacognitive skill. Qualitative results suggest that learners considered that these scaffolds were helping them to improve the quality of their assessments, although they did not perceive that these tools were also designed to develop their metacognitive skills. The results suggest that these learners can be called novices regarding their CPS skill. Indeed, they seem to allocate insufficient time to analyze the situation, they do not evaluate alternative solutions nor consider the negative consequences of their chosen solution and they insufficiently used their metacognitive skills of monitoring, self-regulation, and self-evaluation. The perceived utility of these scaffolds seem correlated with the perceived relevance, the perceived output quality, and the perceived enjoyment of using them. Considering a high perceived ease-of-use amongst all participants, this suggests that intention of use is mostly linked to the perceived utility. The results suggest that these scaffolds are more relevant in online learning, compared to face-to-face learning. Prompts, compared to a check list and videos of experts’ solutions, seem to have more influence on CPS process. Several recommendations are proposed to improve the design and the use of digital scaffolds. Learners should be trained by their teacher to use them efficiently. Teachers should demonstrate their relevance and the manner that students should use them for learning purposes. Digital scaffolds should offer a sufficient cognitive support throughout the CPS process. The application should include functions that allow students to understand why these should use these tools. Designers should consider the determinants of perceived usefulness when they conceptualize scaffolds to foster their usage. In sum, although this research has some limitations, notably a data collection done during the COVID-19 pandemic, it significantly contributes to the literature by proposing several recommendations aiming at improving the design and the use of digital scaffolds in higher education.