L'atrophie musculaire de la cachexie provient du déséquilibre entre la synthèse et la dégradation des protéines. La littérature suggère que les membres de la famille p53 (p53, p63, p73) jouent un rôle dans le contrôle des processus de prolifération, différenciation et mort des précurseurs et des fibres musculaires. Ici nous avons caractérisé le profil d'expression de ces membres dans l'atrophie musculaire de la SLA (Sclérose Latérale Amyotrophique) et dans un modèle de cachexie induite par la doxorubicine. Nous avons montré une augmentation de l'expression des membres de la famille p53 et des atrogènes de manière corrélée sur ces deux modèles ainsi qu’une activation transcriptionnelle de Trim63 par p53, p63 et p73. Aussi, nous avons voulu savoir si les composés de tocophérol possédant une activité antioxydante pouvait réduire l'atrophie musculaire et avons montré que ce composé neutralise l'induction de la voie Notch, importante pour le développement musculaire et la régénération. / Muscle atrophy in cachexia results from the imbalance between protein synthesis and degradation due to activation of the ubiquitin-proteasome pathway. Literature suggests that p53 family members play a role in controlling proliferation, differentiation and death of precursors and muscle fibers. Here we characterize the expression profile of the p53 family members in muscle atrophy in ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis) and in doxorubicin induced cachexia model. We revealed an increased expression of the p53 family members and atrogenes in a correlated manner on both models and a transcriptional activation of Trim63 by p53, p63 and p73. Importantly, we also show that ROS and ceramide accumulation are important for Trim63 induction by doxorubicin. In addition, we tested whether compounds of tocopherol harboring antioxidant activity might reduce muscle atrophy. We showed that this compound counteracts the induction of the Notch pathway, important to muscle development and regeneration.

Le gène TP63 fait partie de la famille du gène suppresseur de tumeur TP53. Il code plusieurs isoformes. L’une d’entre elles, tronquée dans la région amino-terminale et appelée ΔNp63, présente des propriétés oncogéniques. Elle est impliquée dans la progression tumorale et la chimiorésistance. Sa surexpression est fréquente dans certains types de cancers. La première partie de mes travaux a consisté à identifier les facteurs de transcription impliqués dans la régulation du promoteur de ΔNp63. J’ai montré que l’expression de cette isoforme est inhibée par p53 et activée par ΔNp63 elle-même et par la β-caténine, dans des lignées de carcinome hépatocellulaire et de carcinome épidermoïde de l’œsophage. Dans des conditions physiologiques, un des types cellulaires dans lequel ΔNp63 est exprimée est la cellule basale mammaire. Il est admis que les tumeurs mammaires dites basal-like sont issues des cellules basales. Certaines de ces tumeurs présentant une surexpression de ΔNp63, nous avons émis l’hypothèse que ΔNp63 serait impliquée dans la tumorigenèse des cellules basales. Dans la deuxième partie, j’ai montré que l’expression de ΔNp63 peut être augmentée en cultivant les cellules mammaires en présence de surnageant de fibroblastes embryonnaires humains. L’identification de facteurs solubles responsables est en cours. D’autre part, j’ai caractérisé les conséquences biologiques de cette augmentation en termes de prolifération, de motilité et de survie des cellules immatures mammaires normales et tumorales. Les plus grandes modifications observées concernent (i) l’état de différenciation, les cellules surexprimant ΔNp63 présentant un phénotype plus immature ; (ii) la balance entre migration et adhésion qui penche en faveur de cette dernière. ΔNp63 semble donc être au carrefour des mécanismes de prolifération, d’adhésion, de différenciation et de motilité, processus impliqués dans la formation et l’homéostasie des tissus, mais dont l’altération peut conduire à l’initiation et à la progression tumorale ainsi qu’à la dissémination métastatique. Mes travaux apportent des informations sur le rôle de cette protéine dans ces processus et devraient, à terme, permettre de mieux comprendre la genèse de certains cancers, en particulier les carcinomes basal-like / TP63 gene belongs to the TP53 tumor suppressor gene family. It encodes several isoforms. One of these, truncated in its amino-terminal end and called ΔNp63, displays oncogenic properties. It is involved in tumor progression and chemoresistance and is overexpressed in some tumor types. The first part of my work consisted of identifying the transcription factors involved in the regulation of the ΔNp63 promoter. I have shown that ΔNp63 expression is inhibited by p53 and activated by ΔNp63 itself and by β-catenin in hepatocellular carcinoma and esophageal squamous cell carcinoma cell lines. Under physiological conditions, one of the cell types in which ΔNp63 is expressed is the mammary basal cell. The “basal-like” mammary tumor sub-type seems to stem from basal cells. As some of these tumors exhibit overexpression of ΔNp63, we hypothesized that this isoform could be involved in the genesis of basal-like tumors. In the second part, I have shown that ΔNp63 expression can be increased in mammary cells cultivated in the presence of human embryonic fibroblast supernatant. Identifying the soluble factors responsible for this increase is in progress. In parallel, I have evaluated the biological consequences of ΔNp63 overexpression in terms of proliferation, cell motility and survival of normal and malignant immature mammary cells. The main modifications relate to (i) the differentiation status, ΔNp63-overexpressing cells exhibiting a more immature phenotype; (ii) the balance between migration and adhesion that is in favor of this latter. ΔNp63 seems to be at the crossroads of proliferation, adhesion, differentiation and motility, processes implicated in tissue formation and homeostasis, but whose alteration may lead to tumor initiation and progression and to metastatic dissemination. My work provides information on the role of this isoform in these processes and should allow better understanding of the genesis of some tumor types, in particular basal-like breast carcinomas

La protéine p53 répond à divers stress cellulaires pour induire l'apoptose et l'arrêt du cycle cellulaire. Cela permet à p53 de maintenir l'intégrité du génome, et la fonction de p53 est d'une importance capitale dans la suppression de l'oncogenèse cellulaire. En réponse à divers stress, p53 induit une activation transcriptionnelle par stabilisation, tétramérisation et activation. C'est pourquoi des mutations du gène TP53 sont fréquemment trouvées dans tumeurs. L'homotétramérisation de la protéine p53 via le domaine de tétramérisation est essentielle pour l'expression fonctionnelle de p53, et l'activité transcriptionnelle de p53 est fortement corrélée à la stabilité de la structure tétramérique. p53 a été exprimée depuis les premiers vertébrés jusqu'aux mammifères et aux oiseaux. p53 est en équilibre entre les formes monomériques et tétramériques, et le domaine de tétramérisation de p53 (p53TD) forme une structure ba. En revanche, les poissons tels que le poisson zèbre ont une deuxième hélice dans leurs protéines p63 et p73. p63 et p73 sont des homologues de p53, et il a été démontré que p63 est impliqué dans le développement et la différenciation des organes ectodermiques, et p73 dans le développement du système nerveux. On sait également que p63 et p73 forment des hétérotetrameres pour se réguler négativement l'un l'autre, alors que p53 ne forme pas. Malgré l'importance du rôle de la famille p53 dans l'évolution, les changements dans la stabilité de sa structure tétramérique et leur effet sur sa fonction ne sont pas clairs. C'est pourquoi nous avons tenté d'élucider le mécanisme moléculaire basé sur la structure tétramérique de p53. Dans cette étude, nous avons analysé les effets des mutations dans les tumeurs malignes et des substitutions dans la séquence du domaine de tétramérisation de p53 au cours de l'évolution sur la formation du tétramère, sa stabilité structurelle et la formation d'hétérotétramères, et nous avons étudié le rôle de la fonction de tétramérisation dans les fonctions spécifiques des protéines de la famille p53. La thèse contient cinq chapitres. Le chapitre 1 décris le rôle de la protéine p53 et du domaine de tétramérisation dans la régulation de son activité. Dans le chapitre 2, je détermine l'importance des effets négatifs dominants des mutations du domaine de tétramérisation de p53 dans le syndrome de Li-Fraumeni (LFS). Chapitre 3 discute des différences entre les espèces en ce qui concerne la stabilité structurelle de p53TD au cours de l'évolution des mammifères et des facteurs qui contribuent à ces différences. Dans le chapitre 4, je discute de la structure et de la stabilité des domaines de tétramérisation de p53 chez plusieurs espèces de vertébrés, et en particulier chez les poissons, ainsi que de l'analyse de la formation de l'hétérotramère p53-p63. Dans le dernier chapitre 5, je donne des conclusions. En conclusion, ces études permettent de clarifier l'importance de la formation du tétramère p53 dans l'expression fonctionnelle des membres de la famille p53 et les mécanismes moléculaires de stabilité et d'hétérogénéité dans la formation du tétramère. Cette étude apporte de nouvelles perspectives sur la régulation fonctionnelle et l'évolution d'autres protéines multimériques. / The p53 protein responds to various cellular stresses to induce apoptosis and cell cycle arrest. This enables p53 to maintain genome integrity, and p53 function is of paramount importance in the suppression of cellular oncogenesis. In response to various stresses, p53 induces transcriptional activation through stabilization, tetramerization, and activation. Therefore, mutations in the gene TP53 are frequently found in tumors. 　 The homotetramerization of p53 protein via the tetramerization domain is essential for the functional expression of p53, and p53 transcriptional activity is strongly correlated with the stability of the tetrameric structure. p53 has been expressed from the early vertebrates to mammals and birds. p53 is in equilibrium between monomeric and tetrameric forms, and the p53 tetramerization domain (p53TD) forms a ba structure. In contrast, fish such as Zebrafish have a second helix in their p63 and p73 proteins. p63 and p73 are p53 homologues, and it has been shown that p63 is involved in the development and differentiation of ectodermal organs, and p73 in the development of the nervous system. It is also known that p63 and p73 form heterotetramers to negatively regulate each other, while p53 does not. Despite the importance of the role of the p53 family in evolution, changes in the stability of its tetrameric structure and its effect on its function are not clear. Therefore, we attempted to elucidate the molecular mechanism based on the p53 tetramer structure. In this study, we analyzed the effects of mutations in malignant tumors and substitutions in the p53 tetramerization domain sequence during evolution on tetramer formation, its structural stability, and heterotetramer formation, and investigated the role of the tetramerization function in the specific functions of the p53 family proteins. The thesis contains five chapters. Chapter 1 describes the role of the p53 protein and the tetramerization domain in regulating its activity. In Chapter 2, I determine the importance of dominant negative effects of mutations in the p53 tetramerization domain in Li-Fraumeni syndrome (LFS). Chapter 3 discusses the species differences in p53TD structural stability in mammalian evolution and the factors that contribute to these differences. In Chapter 4, I discuss the structure and stability of the p53 and p63 tetramerization domains in several vertebrate species, and in particularly fish species, as well the analysis of p53-p63 heterotetramer formation. In the final Chapter 5, I provide the conclusions of this study. In conclusion, these studies help to clarify the importance of the formation of the p53 tetramer in the functional expression of p53-family members and the molecular mechanisms of stability and heterogeneity in tetramer formation. This study provides new insights into the functional regulation and evolution of other multimeric proteins.