La mucoviscidose est une maladie causée par des mutations du gène cftr entraînant des défauts importants de la protéine CFTR. La mutation la plus fréquente (F508del) est caractérisée par un repliement incorrect conduisant à la rétention de la protéine dans le RE.L’accumulation de CFTR-F508del dans le RE, l’inflammation et les infections vont déclencher un stress du RE dans les cellules épithéliales ainsi que l’UPR. Cette dernière est une réponse adaptative déclenchée par le stress du RE et permet de rétablir l’homéostasie de ce compartiment. L’UPR est constituée de trois voies majeures dont l’une d’entre elles est activée dans les cellules exprimant un CFTR-F508del. Il s’agit de la voie ATF6 qui est de plus responsable de la répression transcriptionnelle du CFTR, ce qui en fait une cible thérapeutique potentielle. Nous avons montré que son inhibition conduit à l’amélioration de la fonction duCFTR-F508del et à l’augmentation de sa présence à la membrane des cellules.Nous nous sommes également intéressés au Mg2+ et au TRPM7, le régulateur principal de la [Mg2+]i dans les cellules. Nous avons émis l’hypothèse que TRPM7 était en partie responsable de l’activation d’ATF6 dans les cellules exprimant un CFTR-F508del. Le but de cette seconde partie du projet était donc tout d’abord d’étudier la relation existante entre le Mg2+, TRPM7 et le CFTR. Nous avons montré qu’il existait des différences de [Mg2+]i selon le type de mutation du CFTR exprimé par les cellules. Ces différences sont en partie dues à un défaut d’activation de TRPM7, lui-même probablement lié à un défaut du CFTR. En augmentant l’activité de TRPM7 par du Naltriben, nous avons pu montrer un effet potentialisant sur leCFTR-G551D. / Cystic fibrosis is caused by mutations in the cftr gene resulting in several defaults on the CFTR protein. The most frequent mutation is F508del which is characterized by an incorrect folding causing its retention within the ER. CFTR-F508del protein accumulation in the ER, inflammation and infections will trigger the ER stress in epithelial cells, as well as UPR. UPR constitutes an adaptive response of the ER in order to restore ER’s homeostasis. UPR consists in three major pathways. Among them, one is activated in cells expressing CFTR-F508del protein. The ATF6 pathway of UPR is responsible of the transcriptional repression of CFTR, which makes of it a potential therapeutic target. We showed that the inhibition of ATF6 leads to the improvement of CFTR-508del function, as well as its increased presence in the cellular membrane. We were also interested in Mg2+ and TRPM7, the main regulator of [Mg2+]i. We suspected that TRPM7 is, at least in part, responsible for the activation of ATF6 in cells expressing the mutant CFTR-F508del. Thus, the second part of my work was focused on the study of the relationship between Mg2+, TRPM7 and CFTR. We showed the existence of [Mg2+]I differences according to CFTR mutant expressed in cells. These differences are the result of an altered TRPM7 activation, probably in link with the mutated CFTR’s malfunction. We proved that increasing TRPM7 activity by Naltriben treatment potentiates CFTR-G551D.

De nombreuses maladies génétiques sont directement liées à la reconnaissance de protéines mal repliées par le contrôle qualité du réticulum endoplasmique (RE), conduisant à leur rétrotranslocation vers le cytosol puis leur dégradation. Dans le cas des glycoprotéines mutées, comme la protéine F508del-CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), la démannosylation extensive de leur résidus mannoses constitue une étape clé dans ce processus. L’objectif de ce travail a été d’identifier et de caractériser des molécules capables de rétablir l’expression membranaire de F508del-CFTR en ciblant cette activité enzymatique. Dans un premier temps, nous avons testé des dérivés multivalents basés sur le Deoxymannojirimycin (DMJ), un inhibiteur spécifique de la classe I des α-mannosidases et révélé leur effet correcteur puissant sur F508del-CFTR. Nous avons par la suite mis en évidence leur mécanisme d’action et tenté d’expliquer l’augmentation d’efficacité observée entre les monovalents et les multivalents. Nous nous sommes enfin focalisés sur le rôle des principales mannosidases dans le RE, l’α1,2-mannosidase I du RE (ERManI) et la famille des lectines EDEM (ER degradation-enhancing α-mannosidase-like protein). Nous avons montré par une stratégie de siRNA qu’ERManI, EDEM1 et EDEM2 sont impliquées dans la rétention réticulaire du F508del-CFTR.Notre étude ouvre ainsi de nouvelles perspectives quant à l’identification de nouveaux agents pharmacologiques ciblant ces protéines. / Numerous genetic diseases are directly associated to the recognition of misfolded proteins by the endoplasmic reticulum (ER) quality control, leading to their retention and subsequently their retrotranslocation to the cytosol for degradation. In the case of mutated glycoproteins such as F508del-CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), causing CF pathology, mannose trimming is a key step of this process. Our objective was to identify and characterize molecules targeting ER-mannosidases activity, with the goal to restore F508del-CFTR to the plasma membrane.First, we tested multivalent derivatives, based mainly on Deoxymannojirimycin (DMJ), a specific inhibitor of α-mannosidasesI and revealed their better corrective effect on F508del-CFTR and their mechanism of action. Then we explored the mechanism explaining the higher efficiency of the multivalents compared to the monovalent. Finally, we focused on the role of key players of mannose trimming, ER-α1,2-mannosidase I (ERManI) and EDEMs (ER degradation-enhancing α-mannosidase-like protein) proteins on F508del-CFTR trafficking defect. We showed the implication of ERManI, EDEM1 and EDEM2 in F508del-CFTR retention, using a siRNA strategy. In conclusion, our study highlights these proteins as potential pharmacological targets to develop correctors for the F508del-CFTR trafficking defect.

La maladie osseuse est une complication sévère pour les patients atteints de mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF). Les fractures vertébrales et costales impactent les capacités pulmonaires et la clairance du mucus bronchique. La meilleure prise en charge des symptômes des patients CF a permis l’amélioration de leurs qualité et espérance de vie. Cependant malgré l’optimisation de facteurs impactant le métabolisme osseux aucune amélioration notable n’a été observée dans la fragilité osseuse. Plus de 80% des patients CF sont porteurs de la mutation F508del du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) sur au moins un allèle. L’implication directe de la mutation F508del dans la maladie osseuse a été montrée, bien que son rôle dans le dysfonctionnement du métabolisme osseux reste encore à élucider. Notre travail a permis de mettre en évidence que la mutation F508del portée par les ostéoblastes humains est responsable d’une dérégulation importante de la voie de signalisation RANK/RANKL/OPG aboutissant à un ratio RANKL/OPG élevé, potentiateur de l’ostéoclastogénèse et de la résorption osseuse. Nous avons également mis en évidence que le contexte inflammatoire chronique de la pathologie pourrait exacerber la perte osseuse, les cellules CF étant plus sensibles à ces stimulations. Par ailleurs, nous avons montré que l’utilisation de molécules pharmaceutiques comme des correcteurs et potentiateurs de CFTR, actuellement utilisés en essais cliniques, permettent une normalisation au moins partielle des dérégulations observées des ostéoblastes CF, et apparaissent comme des nouvelles stratégies thérapeutiques. / Bone disease is a serious complication for patients with Cystic Fibrosis (CF). Rib and vertebral fractures worsen lung function and mucus clearance. Better care of CF patient’s symptoms enable an improvement in life quality and expectancy. Despite optimization of factors impacting bone metabolism no improvement was observed in bone loss of patients with CF. More than 80% CF patients carried the F508del mutation on the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) gene on at least one allele. The role of the F508del mutation in the dysfunction of bone metabolism is yet unclear, but its involvement has been already shown in clinical studies and mouse models.Our work shown that F508del mutation on human osteoblasts causes a dysregulation in the RANK/RANK-L/OPG signalling leading to a high RANK-L to OPG ratio that may improve osteoclastogenesis, and thus the bone résorption. We also show that chronic inflammatory status of CF patients could exacerbate bone loss because of a high sensitivity of osteoblasts with the F508del-CFTR mutation. In addition, we demonstrate that the use of drugs as CFTR correctors and potentiators cause an improvement of the dysregulation observed and seems to be a promising therapeutic strategy.

La mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF) est caractérisée par des mutations dans le gène CFTR codant pour un canal chlorure situé à la membrane apicale des cellules épithéliales. La mutation principalement retrouvée chez les patients (CF) est la mutation F508del qui entraine une rétention du canal dans le RE des cellules, et son absence à la membrane apicale. Cette mutation va avoir de nombreuses conséquences sur la signalisation cellulaire. Outre la perte d’activité de canal chlorure du CFTR, de nombreux canaux ioniques sont dérégulés entrainant notamment des défauts dans la sécrétion d’ions et d’eau par les épithéliums. Une forte dérégulation de l’homéostasie calcique des cellules exprimant la mutation F508del a également été montrée, et pourrait participer de manière importante aux différentes atteintes cellulaires observées dans ces cellules. L’objectif de cette thèse a été d’une part de poursuivre la description de la dérégulation de l’homéostasie calcique observée dans la mucoviscidose et d’autre part de caractériser l’implication d’une protéine du RE sensible au Ca2+, la caluménine, dans ces dérégulations et dans la biosynthèse du CFTR. Nous avons retrouvé dans notre modèle cellulaire de cellules épithéliales bronchiques CF un certain nombre des dérégulations de l’homéostasie calcique décrites précédemment et mis en évidence de nouvelles dérégulations. Ainsi une modulation de l’activité des pompes SERCA et PMCA due à la dérégulation de l’interaction entre le CFTR muté et ces protéines a été identifiée pour la première fois. Nous avons de plus démontré que la caluménine joue un rôle important de chaperonne du CFTR et que la modulation de son expression régule la biosynthèse du CFTR. Nos travaux ont de plus établi l’implication de la caluménine dans la régulation de l’activité des pompes SERCA dans les cellules épithéliales bronchiques. / Cystic Fibrosis (CF) is characterized by mutations in the CFTR gene that encodes for an apical plasma membrane chloride channel in epithelial cells. The most common mutation found in CF is the F508del mutation, which lead to the synthesis of a wrongly conformed CFTR protein sequestered in the endoplasmic reticulum (ER) and absent of the plasma membrane. CFTR ER retention has important consequences on cell signaling. Besides its Cl- channel activity, CFTR regulates many ionic channels, and its mutations lead to defects in epithelial ionic and water secretion. Moreover an important deregulation of Ca2+ homeostasis is observed in CF cells that impacts a large range of cellular functions. The aim of this work was firstly to pursue the description of Ca2+ homeostasis defects in CF cells, and secondly to characterize the implication of calumenin, an ER Ca2+-sensitive protein, in these deregulations and in CFTR biosynthesis. We observed in our CF epithelial cell models some of the previously described deregulations in Ca2+ homeostasis, and highlighted new deregulations. Indeed, we showed for the first time perturbations of SERCA and PMCA pumps activities in CF cells. These deregulations are mediated by a modified interaction of these pumps with CFTR. Moreover, we demonstrated that calumenin acts as a CFTR chaperone, and modulating calumenin expression modifies CFTR biosynthesis. Finally, we also characterized calumenin implication in epithelial cell Ca2+ homeostasis.

Introduction : La mucoviscidose est une maladie génétique autosomale récessive causée par des mutations dans le gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Ce dernier code un canal chlorure AMPc-dépendant localisé dans la membrane apicale des cellules épithéliales, dont l’activité est régulée par de nombreuses interactions protéine-protéine. Dans le cadre de la recherche de nouveaux partenaires du CFTR, une interaction directe entre le canal (sauvage et muté F508del) etl’annexine A5 (AnxA5) a été mise en évidence dans notre laboratoire. Des stratégies de sur et de sousexpression nous ont également permis d’établir un lien fonctionnel entre les deux protéines. En effet, nos travaux montrent que les sécrétions ioniques dépendantes du CFTR sont corrélées au niveau d’expression intracellulaire de l’AnxA5. Par ailleurs, une élévation des courants médiés par le CFTR ainsi qu’une augmentation de la quantité de canaux dans la membrane plasmique sont observées suite à la surexpression de l’AnxA5 dans des cellules exprimant le CFTR muté F508del.But de l’étude : Au vu de ces observations, l’AnxA5 apparaît comme une cible potentielle pour la correction de certains défauts engendrés par la mutation F508del. Une piste thérapeutique pourrait être l’identification de composés capables d’augmenter son expression dans des cellules épithéliales exprimant le mutant F508del de la protéine CFTR. Considérant les informations fournies par la littérature, notre choix s’est porté sur la GnRH (gonadotropin-releasing hormone), molécule utilisée en thérapeutique humaine depuis plus de 25 ans. Ainsi, nous avons évalué l’effet de la GnRH sur la modulation de l’expression de l’AnxA5 et sur le transport ionique dépendant du CFTR dans nos différents modèles d’étude Résultats : Outre la présence du récepteur de la GnRH dans nos modèles cellulaires, nous montrons également que l’expression de l’AnxA5 y est augmentée dès 60 minutes de traitement avec l’hormone (1 nM). De plus, comparativement à des cellules non stimulées, des cellules prétraitées avec la GnRH présentent une hausse significative des sorties actives d’iodure, corrélant avec une augmentation de la quantité de CFTR à la surface cellulaire. Ces observations ont été faites dans les modèles exprimant le CFTR muté F508del ainsi que dans ceux exprimant le CFTR sauvage. Conclusion : Dans nos modèles et selon nos conditions de stimulation, un traitement avec la GnRH augmente l’expression intracellulaire de l’AnxA5 et conduit à une élévation des sécrétions ioniques médiées par le canal CFTR. Néanmoins, au vu de la multitude de voies de signalisation susceptibles d’être activées et de gènes pouvant être régulés suite à la liaison de la GnRH sur son récepteur, l’effet observé sur l’AnxA5 ne représente probablement pas le seul évènement cellulaire à l’origine de l’impact positif enregistré sur l’activité du canal CFTR. / Background: Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive disorder caused by mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene, which encodes a cAMP-stimulated chloride channel. CFTR is primarily located at the apical surface of epithelial cells, where its activity is regulated by some protein-protein interactions. As part of new CFTR’s partners research, we previously showed that annexin A5 (AnxA5) binds directly to both normal and F508del-CFTR. Moreover, under and overexpression strategies led us to establish a functionnal link between these two proteins. In fact, CFTR-dependent ion secretions are correlated to the intracellular level of AnxA5. Otherwise, in transfected epithelial cells, AnxA5 overexpression increases CFTR’s level in plasma membranes and raises CFTR-mediated currents in F508del-CFTR expressing cells. Aim of the study: In the light of these findings, AnxA5 appears as a potential target in order to correct some defects caused by the F508del mutation. A therapeutic approach would be to find some compounds capable of increasing AnxA5 expression in F508del-CFTR expressing epithelial cells. Reviewing the literature, our choice fell on GnRH (gonadotropin-releasing hormone), a commonly used molecule for diverse clinical applications for 25 years. So, the effects of GnRH on the modulation of AnxA5 expression and on CFTR-dependent ion transport were assessed in our different cellular models. Results: Beside the GnRH receptor expression, we show that AnxA5 expression is augmented in all cell lines after one hour incubation with the hormone (1 nM). Moreover, compared to untreated cells, a significant iodide efflux peak is measured in GnRH pretreated, which is correlated with an increased cell surface expression of CFTR. It is of interest to note that these observations have been made in CF and non-CF cells. Conclusion: In our models and according to our stimulation conditions, GnRH treatment enhances AnxA5 intracellular expression and leads to a rise of CFTR-dependent ion secretions. Nevertheless, given the multitude of activated signaling pathways and regulated genes in response to GnRH binding to its receptor, the positive impact on CFTR activity is probably not solely explained by the effect on AnxA5 expression.

La mucoviscidose est la maladie héréditaire autosomique récessive, rare, létale, la plus fréquente dans la population caucasienne. Cette maladie est causée par des mutations du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) codant la protéine CFTR. Cette protéine est principalement un canal chlorure (Cl-) AMPc-dépendant localisé dans la membrane apicale des cellules épithéliales. La mutation F508del entraîne un défaut de maturation de la protéine qui est retenue dans le réticulum endoplasmique avant d’être dégradée. Cependant, une faible quantité de protéines malformées échappe à ce système de contrôle et parvient à la membrane plasmique.Des travaux de notre équipe ont montré une augmentation des efflux ioniques dépendants du CFTR dans des lignées cellulaires épithéliales bronchiques (CFBE41o-), exprimant le CFTR sauvage ou le CFTR muté F508del, après un traitement par une hormone: la gonadolibérine (GnRH, Gonadotropin releasing hormone, 1h, 10-9M). Cette augmentation est vraisemblablement due à un nombre plus important de canaux CFTR à la membrane plasmique.L’objectif de cette thèse a été de tester un analogue de la GnRH comme modulateur de l’exportation membranaire et/ou de l’activité canal du CFTR muté, sur des cultures primaires de cellules épithéliales nasales humaines homozygotes pour la mutation F508del. Dans un premier temps, nous avons vérifié la présence du récepteur à la GnRH (R-GnRH) dans notre modèle cellulaire. Puis, nous avons étudié l’effet de l’analogue sur la fonction du CFTR par des techniques d’électrophysiologie. Nous avons observé une augmentation des efflux d’ions Cl- médiés par le canal CFTR après un traitement à l’analogue (2h, 10-12M). Enfin, une étude protéomique nous a permis d’identifier des protéines différentiellement exprimées après traitement. Certaines protéines mises en évidence pourraient appartenir à des voies de signalisation intracellulaires ayant un rôle dans la régulation de la protéine CFTR et être des cibles thérapeutiques.Par ailleurs, le canal CFTR est régulé par le Mg2+ intracellulaire ([Mg2+]i). Le canal TRPM7 est le principal régulateur du [Mg2+]i. La [Mg2+]i a été mesurée et l’expression de TRPM7 vérifiée dans des cellules Hela transfectées avec le CFTR sauvage (wt) ou mutés (G551D et F508del). Nous avons étudié la localisation, la fonction et la régulation de TRPM7 dans nos modèles cellulaires avant de rechercher un possible lien fonctionnel entre le CFTR et TRPM7. Dans les modèles CF, l’expression, la fonction et la localisation du canal TRPM7 sont altérées. Il existerait un lien fonctionnel entre TRPM7 et le CFTR par l’intermédiaire de la diminution du [Mg2+]i impliquant TRPM7 dans la physiopathologie de la mucoviscidose. / Cystic fibrosis is the most common lethal autosomal recessive disease in the Caucasian population. This disease is caused by mutations in the gene encoding the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) protein. This protein is a cAMP-regulated chloride channel expressed at the apical membrane of epithelial cells. The F508del mutation causes a defect in CFTR protein folding preventing its maturation. Some misfolded proteins escape the control system and reach the plasma membrane.We previously showed a rise of CFTR-dependent ion efflux in wt- and F508del-CFTR human bronchial epithelial expressing cells (CFBE41o-) after incubation with GnRH (Gonadotropin releasing hormone; 1h, 10-9M). This increase was probably due to an increased cell surface expression of CFTR.The aim of the present study was to test a GnRH analog as a modulator of CFTR delivery to the plasma membrane and/or activity of CFTR on primary culture of human nasal epithelial cells (F508del/F508del).We checked the GnRH receptor expression in our model. Then, we studied the GnRH effect on CFTR’s function by electrophysiology. We found a significant increase of CFTR dependent chloride efflux in cells pretreated with analogue (2h, 10-12M). Proteomic study enabled us to identify differentially expressed proteins after treatment. Some highlighted proteins could be part of signalling pathways regulating CFTR and could be therapeutic targets.Moreover, CFTR is regulated by intracellular Mg2+ ([Mg2+]i). TRPM7 (Transient Receptor Potential Melastatin 7) is the main channel regulating [Mg2+]i. [Mg2+]i and TRPM7 expression were measured in Hela cells stably expressing wildtype and two CFTR mutants (F508del-CFTR and G551D-CFTR). We studied TRPM7 expression, function and regulation in our cell models before examining a functional link between TRPM7 and CFTR. In CF models, TRPM7 expression, localization and function are altered. There should be a functional link between TRPM7 and CFTR through the decreased [Mg2+]i involving TRPM7 in cystic fibrosis physiopathology.

70% des mutations identifiées sur le gène responsable de la mucoviscidose correspondent à la délétion de la phénylalanine en position 508 (F508del) de la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Cette mutation est responsable, à 37°C, d'un mauvais repliement, du blocage et de la dégradation rapide de CFTR au niveau du réticulum endoplasmique (RE), et par conséquent de l'absence de sécrétion des ions Cl- au niveau de la membrane apicale des cellules épithéliales. Deux conséquences principales de cette mutation sont un épaississement important du mucus bronchique et une diminution de l'intégrité de la barrière luminale de l'épithélium bronchique. Ces deux phénomènes participent à l'invasion et à l'infection du tissu pulmonaire par des bactéries pathogènes comme Pseudomonas aeruginosa, exacerbant l'inflammation et la destruction tissulaire au niveau des poumons. L'objectif de cette étude a été de déterminer le rôle de deux protéines appartenant à la famille des protéines G hétérotrimériques, G12 et G13, dans la dégradation de la protéine CFTR-F508del ainsi que dans le contrôle des complexes jonctionnels au niveau de l'épithélium bronchique sain et mucoviscidosique. Nos travaux démontrent pour la première fois que dans la mucoviscidose, l'expression des protéines G12 et G13 est faible. Nous avons aussi montré que G12, et non G13, est impliquée dans le contrôle de la dégradation de la protéine CFTR-F508del via les protéines chaperonnes Calnexine et HSP90, et dans la formation et le maintien des jonctions cellulaires bronchiques via E-cadhérine et ZO-1 de manière inverse par rapport à l'épithélium rénale. Ces travaux placent donc G12 comme un acteur non négligeable de la maladie de la mucoviscidose. / F508del, the most frequent mutation found in cystic fibrosis (CF) population, impacts CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) trafficking and causes its rapid degradation at the endoplasmic compartment, resulting in a significant decrease in Cl- secretion at the apical membrane of epithelial cells. F508del has two main features, significant thickening of the bronchial mucus and a reduction in the integrity of the luminal barrier of the bronchial epithelium. These two phenomena are involved in the invasion and infection of lung tissue by pathogenic bacteria such as Pseudomonas aeruginosa, exacerbating the inflammation and lung destruction. The objective of this study was to determine the role of two proteins member of the heterotrimeric G proteins family, G12 and G13, in the degradation of the F508del CFTR, and in the control of junctional complexes in the normal and CF bronchial epithelium. Our results show for the first time that G12 and G13 are down expressed in CF. G12, but not G13, is involved in the control of F508del-CFTR degradation through its interaction with Calnexin and HSP90 chaperones. Unlike kidney epithelia cells, G12 promotes the formation and maintenance of cell junctions in the bronchial epithelium by affecting E-cadherine and ZO-1 stability. Altogether, our results set therefore G12 as a significant actor of the CF disease.

Cystic Fibrosis (CF) is a common life-shortening autosomal recessive disease that affects over 100.000 people worldwide people worldwide. It is caused by mutations in the CF trans-membrane conductance regulator (CFTR) gene, that encodes for a membrane channel localized at the apical surface of epithelial cells where it has a crucial role in the secretion of chloride and bicarbonate. Over 2100 different CFTR mutations have been reported and among the pathogenic once the most common is F508del, located in the nucleotide-binding domain 1 (NBD1). F508del is a three-nucleotide deletion that results in the loss of a phenylalanine at position 508 in the protein and in the consequent CFTR degradation by the ubiquitin-proteasome system. Different attempts to correct F508del-CFTR gene were made using genome editing approaches, however deletions like F508del remain difficult to be repaired. Several studies reported that additional mutations (revertant mutations) in the F508del-CFTR gene can rescue both CFTR folding and activity, suggesting a potential novel strategy to correct F508del. For this reason, the first aim of this work was the identification of novel F508del-CFTR revertants that can rescue CFTR localization and function. We generated a library of mutants introducing random substitutions into the F508del-CFTR gene. Revertant mutations were isolated based on their ability to rescue the presence of CFTR at the plasma membrane (PM) in HEK293T cells and identified by Sanger sequencing. Restoration of CFTR maturation, localization, and function of the identified revertants was evaluated by western blot, flow cytometry analysis and YFP assay, reaching levels similar to the wild type CFTR. Then we used CRISPR-Cas technology to introduce selected revertant mutations, such as I539T, R553Q, G550E, R555K and R1070W, in the endogenous F508del-CFTR gene. Adenine and cytosine base editors (ABE and CBE) allow the insertion of the desired base conversion without the formation of double strand breaks. Efficient editing was evaluated through Sanger sequencing, reaching up to 60% of base conversion. CFTR rescue at the PM in edited cells was analyzed by flow cytometry showing different degrees of recovery compared to the wild type CFTR. In this work, we confirmed that revertant mutations can rescue F508del CFTR localization and function. In addition, we demonstrated that CRISPR-base editors are valid tools to introduce these mutations in the endogenous F508del-CFTR gene, leading to a permanent correction. The proposed strategy could overcome the limits that genome editing strategies faced till now in the correction of F508del, providing a new potential therapeutic approach to treat CF.

Les canaux TRP (Transient Receptor Potential) sont des acteurs clés de l'homéostasie calcique. Plusieurs de ces canaux interviennent dans l'influx calcique des cellules épithéliales bronchiques, notamment TRPC6, qui est impliqué dans un couplage fonctionnel avec le canal Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator (CFTR). Les mutations du CFTR (F508del et G551D) sont à l'origine de la mucoviscidose (Cystic Fibrosis (CF)), qui aboutit à l'augmentation de l'influx calcique dans les cellules CF. L'objectif de ce travail a été d'étudier l'implication des canaux TRP dans la dérégulation de l'influx calcique des cellules épithéliales bronchiques CF. Nous avons mis en évidence que CFTR régulait négativement l'activité de TRPC6, tandis que l'influx calcique via TRPC6 permettait de potentialiser l'activité du canal muté CFTR-G551D, activé au préalable par le VX-770. Nous proposons donc une nouvelle stratégie thérapeutique, combinant un potentiateur de CFTR et un activateur spécifique de TRPC6. Nous nous sommes ensuite intéressés au rôle des canaux TRPV, en particulier TRPV5 et TRPV6, dans l'influx calcique des cellules épithéliales bronchiques. Nous avons observé que l'influx Ca2+ constitutif, attribuable à ces deux canaux, était doublé dans les cellules CF, dû à une augmentation de l'activité de TRPV6. En effet, l'expression de la PLC-δ1, une enzyme régulant négativement TRPV6, est dramatiquement réduite dans les cellules CF. La correction de l'adressage du F508del-CFTR a permis de normaliser l'activité de TRPV6 sans restaurer l'expression de la PLC-δ1 dans les cellules CF, suggérant un contrôle plus complexe de TRPV6 dans les cellules épithéliales bronchiques. / TRP (Transient Receptor Potential) channels are keys actors of Ca2+ homeostasis. Several of these channels are involved in the Ca2+ influx of bronchial epithelial cells, including TRPC6 which is implicated in a functional coupling with the Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator (CFTR) channel. CFTR mutation leads Cystic Fibrosis (CF) disease and causes abnormal Ca2+ homeostasis trought an increased of Ca2+ influx in CF bronchial epithelial cells. Our objective is to investigate the implication of TRP channels in abnormal Ca2+ influx of CF bronchial epithelial cells.We showed that CFTR down regulates TRPC6 activity whereas Ca2+ influx through TRPC6 potentiates G551D-CFTR, activated by VX-770. We propose a new therapeutic strategy that combines a CFTR potentiator and a specific activator of TRPC6. Then, we focused on the role of TRPV channels, particularly TRPV5 and TRPV6, in Ca2+ influx of bronchial epithelial cells. We observed that constitutive Ca2+ influx, related to TRPV5/TRPV6 activity, was twice higher in CF cells due to the increase of TRPV6 activity. The expression of PLC-δ1, an enzyme that negatively regulates TRPV6 activity, is dramatically decreased in CF cells. The correction of F508del-CFTR trafficking allows TRPV6 activity normalization but do not restore PLC-δ1 expression level in CF cells, suggesting a more complex control of TRPV6 in bronchial epithelial cells.

70% des mutations identifiées sur le gène responsable de la mucoviscidose correspondent à la délétion de la phénylalanine en position 508 du domaine NBD1 de la protéine CFTR. Cette mutation est responsable, à 37°C, d'un mauvais repliement, du blocage et de la dégradation rapide de CFTR au niveau du réticulum endoplasmique (RE). Plusieurs études ont montré que CFTR-F508del est dégradée au niveau du cytoplasme par le protéasome après translocation à travers le canal Sec61. Cependant cette dégradation n'est pas affectée par l'ATP et n'est inhibée que partiellement par les inhibiteurs les plus spécifiques du protéasome. Par ailleurs, une série d'observations a suggéré que la dégradation de CFTR-F508del est un processus impliquant d'autres voies protéolytiques dont la nature reste encore inconnue.<br />Au cours de mon doctorat, j'ai essayé de caractériser ces voies de dégradation en approfondissant le rôle de l'ATP et du protéasome et surtout en mettant en évidence l'implication de voies dépendantes du GTP. Mon travail a été réalisé en deux étapes. La première a porté sur l'étude de la dégradation de CFTR mutée au niveau microsomale, et la deuxième sur la caractérisation de cette voie au niveau cellulaire. L'ensemble des résultats montre, pour la première fois, qu'il n'y a pas de corrélation entre l'activité protéasomale et la dégradation de CFTR-F508del au niveau du RE. Cette dernière est dégradée par une voie GTP-dépendante impliquant les protéines G hétérotrimériques et localisée au niveau du RE.