When unfolded proteins accumulate in the endoplasmic reticulum (ER), the unfolded protein response (UPR) increases ER protein folding capacity to restore protein folding homeostasis. Unfolded proteins activate UPR signalling across the ER membrane to the nucleus by promoting oligomerisation of IRE1, a conserved transmembrane ER stress receptor. Despite significant research, the mechanism of coupling ER stress to IRE1 oligomerisation and activation has remained contested. There are two proposed mechanisms by which IRE1 may sense accumulating unfolded proteins. In the direct binding mechanism, unfolded proteins are able to bind directly to IRE1 to drive its oligomerisation. In the chaperone inhibition mechanism, unfolded proteins compete for the repressive BiP bound to IRE1 leaving IRE1 free to oligomerise. Currently, these two mechanisms respectively lack compelling in vivo and in vitro evidence required to assess their validity. The work presented here first describes in vivo experiments that identify a role of the ER co-chaperone ERdj4 as an IRE1 repressor that promotes a complex between the luminal Hsp70 BiP and the luminal stress-sensing domain of IRE1α (IRE1LD). This is then built on by a series of in vitro experiments showing that ERdj4 catalyses formation of a repressive BiP-IRE1LD complex and that this complex can be disrupted by the presence of competing unfolded protein substrates to restore IRE1LD to its default, dimeric, and active state. The identification of ERdj4 and the in vitro reconstitution of chaperone inhibition establish BiP and its J-domain co-chaperones as key regulators of the UPR. This thesis also utilises the power of Cas9-CRISPR technology to introduce specific mutations into the endogenous IRE1α locus and to screen for derepressing IRE1α mutations. Via this methodology, two predicted unstructured regions of IRE1 are found to be important for IRE1 repression. Finally, this thesis challenges recent in vitro findings concerning the direct binding mechanism.

O aumento do consumo de oxigênio durante o exercício pode causar uma maior produção de espécies reativas do oxigênio (ERO), por outro lado, as defesas antioxidantes (AO) podem adaptar-se e aumentar sua atividade através da exposição ao exercício regular. A desidratação e a depleção de carboidratos podem ser as causas da fadiga durante o exercício. É possível que a expressão de HSPs possa complementar a defesa enzimática antioxidante. Este estudo tem como objetivo comparar os efeitos de hidratação com água (WAT) ou bebida esportiva (CHO-E) sobre parâmetros de estresse oxidativo em atletas futebolistas submetidos a um protocolo de exercício intermitente. A amostra foi composta por 30 atletas futebolistas de 2 times de futebol em 2 protocolos de experimentais, 18 atletas foram analisados em um protocolo sem reposição de fluídos e 12 atletas foram analisados com reposição de WAT e CHO-E. As coletas de sangue foram realizadas antes, depois e 6 horas após a realização de um protocolo de exercício intermitente. A reposição de líquidos (200 ml) foi efetuada a cada 20 minutos. O exercício físico intermitente por si só foi capaz de gerar aumento nos parâmetros de estresse oxidativo. A utilização de água (WAT) não alterou atividade das enzimas antioxidantes SOD e CAT e os níveis de dano oxidativo a proteínas, porem aumentou os níveis de peroxidação lipídica e expressão de HSP70. A Reposição com CHO-E aumentou significativamente a atividade da enzima SOD, o dano oxidativo a proteínas e não alterou outros parâmetros. Os grupos WAT e CHO-E não apresentaram diferenças significativas na sua taxa de sudorese, percentual de desidratação, perda de suor e osmolalidade plasmática quando comparados. No entanto o grupo CHO-E apresentou uma maior glicemia após o exercício. Concluímos que a reposição de carboidratos deve ser realizada com cautela, e mais estudos, com quantidades diferentes de carboidratos devem ser efetuados para uma prescrição nutricional segura durante o exercício. / The increase of oxygen consumption during exercise can result a higher production of reactive oxygen species (ERO),on the other hand, the antioxidant defenses (AO) can be adapted and increase its activity through the exposition to regular exercise. The dehydration and the carbohydration depletion can be the factor of fatigue during the exercise. Its Possible that the expression of HSPs can complement the antioxidant enzymatic defense. This study objective compare the effect of exercise and fluid repleacemet with water (WAT) or sport drink (CHO-E) on parameters of oxidative stress in soccers players submitted a protocol of intermittent exercise. The sample was composed for 30 athletes of 2 teamses of soccer in 2 experimental protocols , 18 athletes had been analyzed in a protocol without fluid replacement and 12 athletes had been analyzed with replacement of WAT and CHO-E. The blood samples had been carried through before, later and 6 hours after intermittent exercise. The fluid replacement (200 ml) was realized to each 20 minutes. The intermittent exercise by itself was capable to generate increase in the ofoxidative stress parameters. The WAT did not modify SOD and CAT enzymes activities, carbonyl proteins, but increased the levels of lipid peroxidation and HSP70 expression. The Replacement with CHO-E significantly increased the SOD enzyme activity, the oxidative damage of proteins and it did not modify other parameters. Groups WAT and CHO-E had not presented significant differences in sweat rate, dehydration, sweat loss and osmolality when compared. However group CHO-E presented a increase in blood glucose ater after the exercise. We conclude that carbohydrate replacement must be carried through with caution, and more studies, with different amounts of carbohydrate must be made for a secure nutritional reposition during the exercise.

A expressão da HSP70 intracelular está associada a efeitos citoprotetores contra uma variada gama de estímulos estressores, tais como processos inflamatórios, estresse oxidativo, endotoxinas bacterianas, infecções e febre. Este efeito citoprotetor é principalmente atribuído à habilidade de as proteínas de choque térmico estabilizarem estruturas protéicas através de interações reversíveis. A HSP70 foi recentemente detectada no meio extracelular, e sua presença tem sido associada a situações patológicas, nas quais ela exerce efeitos modulatórios sobre células do sistema imunológico. Previamente, nós descrevemos a relação entre os níveis de HSP70 sérica, o estatus oxidante e o desfecho clínico de pacientes sépticos; o grupo de pacientes com maiores níveis pró-oxidantes e maiores níveis de HSP70 sérica também foi aquele que houve maior mortalidade. Afim de investigar a possível associação entre HSP70 oxidada e efeitos citoprotetores ou morte celular, macrófagos da linhagem RAW 264.7 foram incubados com HSP70 e HSP70 oxidada, e a produção de nitrito, proliferação celular, viabilidade celular, produção de espécies reativas de oxigênio, liberação de TNF-α e atividade fagocítica foram avaliadas. Também foram avaliadas as modificações estruturais causadas pela oxidação na HSP70 purificada. Observamos que a oxidação da HSP70 alterou a estrutura da proteína; e que os efeitos modulatórios da HSP70 oxidada sobre a linhagem de macrófagos RAW 264.7 foram diferentes dos efeitos modulatórios da HSP70 nativa. Os macrófagos tratados com HSP70 oxidada apresentaram menor proliferação, maior produção de espécies reativas de oxigênio, menor atividade fagocítica e menor liberação de TNF-α. Estes resultados indicam que a oxidação da HSP70 extracelular modifica suas propriedades sinalizadoras, causando alterações na modulação das funções e da viabilidade dos macrófagos. / Expression of intracellular HSP70 is associated to cytoprotective effects against a wide range extent of stressful stimuli, such as inflammation, oxidative stress, hypoxia, endotoxins, infections and fever. This cytoprotective effect is mainly attributed to their ability to stabilize protein structures through chaperon-like reversible interactions. HSP70 was recently detected in the extracellular medium and its presence in serum is commonly associated with pathological situations, where it exerts modulatory effects on cells of the immune system. Previously, we have described the relationship between serum HSP70 levels, oxidant status and clinical outcome of septic patients; the group of patients with higher pro-oxidant status and higher serum HSP70 had also higher mortality. To investigate the possible association between oxidized HSP70 and cytoprotection or cell death, we incubated RAW 264.7 macrophages with oxidized HSP70 and evaluated nitrite production, cell proliferation, cell viability, reactive oxygen species production, TNF-α release and phagocytic activity. We also evaluated structural modifications caused by oxidation in purified HSP70. Oxidation of HSP70 altered its protein structure; besides, the modulatory effect of oxidized HSP70 on RAW265.7 cells was different from native HSP70. Macrophages treated with oxidized HSP70 presented lower proliferation, higher reactive oxygen species production, lower phagocytic activity and TNF-α release. These results indicate that oxidation of extracellular HSP70 modify its signaling properties, causing alterations on its modulatory effects on macrophage function and viability.

Os lipídeos da dieta desempenham um importante papel na obesidade, e a ingesta excessiva está relacionada com problemas de saúde. A presença crônica de ácidos graxos saturados na dieta pode induzir um estado de inflamação sistêmica de baixo grau, característica da obesidade, do diabetes e das doenças cardiovasculares. A HSP70 é um regulador chave da inflamação (atuando como uma molécula anti-inflamatória) e da sensibilidade à insulina. Interessantemente, alguns nutrientes, tais como a glutamina e a alanilglutamina, podem potenciar a expressão de HSP70. Assim, a suplementação de aminoácidos poderia ser uma estratégia útil para aumentar a expressão de HSP70, diminuir a inflamação e melhorar a sensibilidade à insulina. Este trabalho teve como objetivos investigar os efeitos de longo prazo da suplementação com glutamina e alanil-glutamina em camundongos B6129SF2J alimentados com uma dieta rica em lipídeos (HFD), sobre a sensibilidade à insulina, estresse oxidativo, metabolismo e expressão de HSP70, bem como comparar a resposta metabólica de camundongos das linhagens B6129SF2-J e C57BL/6J recebendo HFD. Camundongos B6129SF2-J foram alimentados com uma dieta padrão com baixo teor de gordura (PAD) ou HFD durante 20 semanas. Na 21a semana, camundongos do grupo HFD foram alocados em cinco grupos e receberam suplmentação por 8 semanas adicionais: grupo HFD controle (HFD-Con), grupo HFD + dipeptideo alanil-glutamina (HFD-Dip), grupo HFD + alanina (HFD-Ala), grupo HFD + glutamina (HFD-Gln) e grupo HFD alanina + glutamina (nas suas formas livres) (HFD-Ala + Gln). Em adição, camundongos C57BL/6J foram alimentados com PAD ou HFD durante 16 semanas. A administração de HFD induziu um aumento de peso corporal, gordura corporal total, glicose em jejum e colesterol total em comparação com o grupo PAD. A suplementação de aminoácidos não induziu quaisquer alterações nestes parâmetros. Dados de teste de tolerância à insulina (ITT), indicam resistência à insulina em todos os grupos HFD, no entanto, a suplementação de aminoácidos não melhorou a sensibilidade à insulina. Não houve diferença significativa na expressão das proteínas IR, Akt e TLR4. Notavelmente, a expressão de HSP70 total (HSP72 + Hsp73) no fígado foi acentuadamente maior no grupo HFD-Con em comparação com o grupo PAD. Em conclusão, a suplementação com glutamina e dipeptideo alanil-glutamina não reverteu as alterações metabólicas induzidas por administração prévia de HFD. Aparentemente, ao contrário dos camundongos C57BL/6J, que são geneticamente predispostos para se tornarem obesos e desenvolverem hiperglicemia frente a HFD, camundongos B6129SF2-J são mais resistentes aos efeitos nocivos de HFD, por meio de um mecanismo que pode incluir a adaptação intestinal, por reduzida absorção de nutrientes, incluindo aminoácidos, o que pode explicar parcialmente nossos resultados. / Dietary fat plays a major role in obesity and great intake is linked with the development of health problems, and the chronic presence of saturated fatty acids on the diet can induce a state of low-grade inflammation which is a hallmark in obesity, diabetes and cardiovascular diseases. Heat shock protein 70 is a key regulator of inflammation (by acting as an anti-inflammatory molecule) and insulin sensitivity. Interestingly, some nutrients, such as glutamine and alanyl-glutamine were shown to potentiate the expression of HSP70. Thus, amino acid supplementation may be a useful tool to enhance HSP70 expression, decrease inflammation and improve insulin sensitivity. In this work we aimed to investigate the effects of long term glutamine and alanylglutamine supplementation on High-Fat Diet-Fed B6129SF2-J mice over the insulin sensitivity response and signaling, oxidative stress markers, metabolism and HSP70 expression, and to compare B6129SF2-J and C57BL/6J in terms of high-fat diet (HFD) metabolic response. B6129SF2-J mice were fed in a standard low-fat diet (STA) or a HFD for 20 weeks. On the 21th week, mice from the HFD group were allocated in five groups and supplemented for additional 8 weeks with different amino acids: HFD control group (HFD-Con), HFD + dipeptide l-alanil-l-glutamine group (HFD-Dip), HFD + alanine group (HFD-Ala), HFD + glutamine group (HFD-Gln) and the HFD alanine + glutamine (in their free forms) group (HFD-Ala+Gln). In addiction, C57BL/6J mice were fed in a standard low-fat diet (STA) or a HFD for 16 weeks. HFD induced higher body weight, fat pad, fasted glucose and total cholesterol in comparison with the STA group. Amino acid supplementation did not induce any modifications in these parameters. ITT data indicates insulin resistance in all HFD groups, however, amino acid supplementation did not improve insulin sensitivity. There was no significant difference in protein content of IR, Akt and TLR4 expression. Notably, total HSP70 (HSP72+HSP73) protein contents in liver is markedly increased in HFD-Con group compared with STA group. In conclusion, glutamine and dipeptide alanyl-glutamine supplementation fails to improve metabolic changes induced by prior long term High-Fat Diet. Apparently, unlike the C57BL/6J mice, that are genetically predisposed to become overweight and develop hyperglycemia if raised on a HFD, B6129SF2-J mice are more resistant to the harmful effects of HFD through a mechanism that may include gut adaptation, reducing nutrients absorption, including amino acids, which may explain the lack of improvements in our intervention.

Os lipídeos da dieta desempenham um importante papel na obesidade, e a ingesta excessiva está relacionada com problemas de saúde. A presença crônica de ácidos graxos saturados na dieta pode induzir um estado de inflamação sistêmica de baixo grau, característica da obesidade, do diabetes e das doenças cardiovasculares. A HSP70 é um regulador chave da inflamação (atuando como uma molécula anti-inflamatória) e da sensibilidade à insulina. Interessantemente, alguns nutrientes, tais como a glutamina e a alanilglutamina, podem potenciar a expressão de HSP70. Assim, a suplementação de aminoácidos poderia ser uma estratégia útil para aumentar a expressão de HSP70, diminuir a inflamação e melhorar a sensibilidade à insulina. Este trabalho teve como objetivos investigar os efeitos de longo prazo da suplementação com glutamina e alanil-glutamina em camundongos B6129SF2J alimentados com uma dieta rica em lipídeos (HFD), sobre a sensibilidade à insulina, estresse oxidativo, metabolismo e expressão de HSP70, bem como comparar a resposta metabólica de camundongos das linhagens B6129SF2-J e C57BL/6J recebendo HFD. Camundongos B6129SF2-J foram alimentados com uma dieta padrão com baixo teor de gordura (PAD) ou HFD durante 20 semanas. Na 21a semana, camundongos do grupo HFD foram alocados em cinco grupos e receberam suplmentação por 8 semanas adicionais: grupo HFD controle (HFD-Con), grupo HFD + dipeptideo alanil-glutamina (HFD-Dip), grupo HFD + alanina (HFD-Ala), grupo HFD + glutamina (HFD-Gln) e grupo HFD alanina + glutamina (nas suas formas livres) (HFD-Ala + Gln). Em adição, camundongos C57BL/6J foram alimentados com PAD ou HFD durante 16 semanas. A administração de HFD induziu um aumento de peso corporal, gordura corporal total, glicose em jejum e colesterol total em comparação com o grupo PAD. A suplementação de aminoácidos não induziu quaisquer alterações nestes parâmetros. Dados de teste de tolerância à insulina (ITT), indicam resistência à insulina em todos os grupos HFD, no entanto, a suplementação de aminoácidos não melhorou a sensibilidade à insulina. Não houve diferença significativa na expressão das proteínas IR, Akt e TLR4. Notavelmente, a expressão de HSP70 total (HSP72 + Hsp73) no fígado foi acentuadamente maior no grupo HFD-Con em comparação com o grupo PAD. Em conclusão, a suplementação com glutamina e dipeptideo alanil-glutamina não reverteu as alterações metabólicas induzidas por administração prévia de HFD. Aparentemente, ao contrário dos camundongos C57BL/6J, que são geneticamente predispostos para se tornarem obesos e desenvolverem hiperglicemia frente a HFD, camundongos B6129SF2-J são mais resistentes aos efeitos nocivos de HFD, por meio de um mecanismo que pode incluir a adaptação intestinal, por reduzida absorção de nutrientes, incluindo aminoácidos, o que pode explicar parcialmente nossos resultados. / Dietary fat plays a major role in obesity and great intake is linked with the development of health problems, and the chronic presence of saturated fatty acids on the diet can induce a state of low-grade inflammation which is a hallmark in obesity, diabetes and cardiovascular diseases. Heat shock protein 70 is a key regulator of inflammation (by acting as an anti-inflammatory molecule) and insulin sensitivity. Interestingly, some nutrients, such as glutamine and alanyl-glutamine were shown to potentiate the expression of HSP70. Thus, amino acid supplementation may be a useful tool to enhance HSP70 expression, decrease inflammation and improve insulin sensitivity. In this work we aimed to investigate the effects of long term glutamine and alanylglutamine supplementation on High-Fat Diet-Fed B6129SF2-J mice over the insulin sensitivity response and signaling, oxidative stress markers, metabolism and HSP70 expression, and to compare B6129SF2-J and C57BL/6J in terms of high-fat diet (HFD) metabolic response. B6129SF2-J mice were fed in a standard low-fat diet (STA) or a HFD for 20 weeks. On the 21th week, mice from the HFD group were allocated in five groups and supplemented for additional 8 weeks with different amino acids: HFD control group (HFD-Con), HFD + dipeptide l-alanil-l-glutamine group (HFD-Dip), HFD + alanine group (HFD-Ala), HFD + glutamine group (HFD-Gln) and the HFD alanine + glutamine (in their free forms) group (HFD-Ala+Gln). In addiction, C57BL/6J mice were fed in a standard low-fat diet (STA) or a HFD for 16 weeks. HFD induced higher body weight, fat pad, fasted glucose and total cholesterol in comparison with the STA group. Amino acid supplementation did not induce any modifications in these parameters. ITT data indicates insulin resistance in all HFD groups, however, amino acid supplementation did not improve insulin sensitivity. There was no significant difference in protein content of IR, Akt and TLR4 expression. Notably, total HSP70 (HSP72+HSP73) protein contents in liver is markedly increased in HFD-Con group compared with STA group. In conclusion, glutamine and dipeptide alanyl-glutamine supplementation fails to improve metabolic changes induced by prior long term High-Fat Diet. Apparently, unlike the C57BL/6J mice, that are genetically predisposed to become overweight and develop hyperglycemia if raised on a HFD, B6129SF2-J mice are more resistant to the harmful effects of HFD through a mechanism that may include gut adaptation, reducing nutrients absorption, including amino acids, which may explain the lack of improvements in our intervention.

A sepse é um conjunto complexo de interações moleculares e celulares mediado pela estimulação de receptores celulares envolvidos na inflamação. O controle desta rede de sinalização é compensado pela resposta pró- e antiinflamatória do organismo. Os desequilíbrios inflamatórios induzidos alteram o estado fisiológico de diversos órgãos. No cérebro, observam-se diversas modificações que envolvem desde o aumento na permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), morte de células neurais por apoptose ou necrose, redução do fluxo sanguíneo e aumento do estresse oxidativo, resultando no desenvolvimento do delirium associado à sepse. O delirium associado à sepse é um conjunto de disfunções neurológicas induzidas por uma resposta inflamatória sistêmica. Assim, é possível que diferentes mecanismos compensatórios estejam envolvidos durante a sepse. Este estudo objetivou analisar a influência do modelo de ligação cecal e punção (CLP), na excreção de ligantes do receptor para produtos finais de glicação avançada (RAGE) e as modificações ocasionadas no cérebro pela inflamação sistêmica decorrente da sepse. Nossos resultados demonstraram que os níveis séricos de TNF-α aumentaram após a indução da CLP, confirmando o estado inflamatório dos animais CLP, ocorrendo um aumento nos níveis de proteínas carboniladas, HSP70 e HMGB-1 no soro desses animais, indicando um aumento de estresse oxidativo nesses animais e liberação de proteínas associadas a manutenção e estabilização intracelular. Entretanto, encontramos uma redução no imunoconteúdo de destas proteínas no hipocampo e córtex, possivelmente por aumento nos níveis de necrose/lise celular ou por eliminação durante o período de disrupção da BHE. Assim, concluímos que durante a sepse ocorre uma aumento expressivo nos níveis séricos de proteínas associadas a resposta inflamatória crônica, além de alterações nos níveis destas proteínas relacionadas a proteção intracelular no hipocampo e córtex, que pode ter relação com as alterações observadas em pacientes e modelos animais. / Sepsis is a complex whole of molecular and cellular interactions mediated stimulation of cellular receptors involved in inflammation. The control of this system is compensated by pro and anti-inflammatory response in organism. The imbalance induced inflammatory alters the physiological state of different organs. In the brain, there are various modifications that involve from the increase in permeability of the blood-brain barrier (BBB), neural cell death by apoptosis or necrosis, reduced blood flow and increased oxidative stress, resulting in the development of sepsis-associated delirium. Sepsis-associated delirium is a whole of neurological dysfunctions induced a systemic inflammatory response. Thus, it is possible that different compensatory mechanisms are involved during sepsis. The aim of the study was to analyze the influence of the model cecal ligation and puncture (CLP), in the excretion of agonists for receptor advanced glycation end products (RAGE) and alterations in the brain caused by systemic inflammation caused by sepsis. Our results showed that serum levels of TNF-α increased after the induction of CLP, confirming the inflammatory status of CLP animals, which results in increased levels of carbonylated proteins, HSP70 and HMGB-1 in the serum of these animals, indicating an increase of stress oxidative these animals and release of proteins associated with maintaining and stabilizing intracellular. However, happened a reduction in immunocontent these proteins in the hippocampus and cortex, possibly by increased levels of necrosis/lysis cell or by removal during the period of disruption of the BBB. Therefore, concluded that during sepsis occurs a significant increase in serum proteins associated with chronic inflammatory response and changes in levels of proteins related to intracellular protection in the hippocampus and cortex, which may be related to the changes observed in patients and models animals.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5113_1.pdf: 974357 bytes, checksum: 6213145f95044915b06cd604154e3c5b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / As leishmanias são parasitas intracelulares que causam um amplo espectro de doenças, desde lesões cutâneas isoladas até formas viscerais fatais. Apesar dos progressos na epidemiologia, imunologia e bioquímica destas parasitoses. As primeiras 10.000 seqüências de cDNA de Leishmania chagasi, produzidas pelo Programa Genoma Nordeste (ProGeNE), foram analisadas quanto à categorização funcional e conteúdo GC de seqüências codificantes e nãocodificantes, além de ter sido identificado um grupo de genes restritos aos tripanosomatídeos. Foram também analisados dois genes conservados, hsp70 (proteína de choque térmico de 70kDa) e hsp83, que apresentavam seqüência completa. Polipeptídeos recombinantes contendo seqüências de HSP70 progressivamente maiores foram usados em ensaios de imunoadsorção para identificar regiões antigênicas em toda a extensão da proteína. As seqüências de aminoácidos deduzidas para HSP70 e HSP83 foram comparadas com um grande grupo de seqüências similares entre os tripanosomatídeos e entre outros grupos taxonômicos. Os epitopos ou regiões antigênicas, definidos neste estudo mapearam claramente sobre as regiões divergentes. Os sítios precisos de transencadeamento e poli-adenilação para HSP83 foram identificados através de estudos comparativos das regiões 5´- e 3´-não traduzida e das seqüências genômicas correspondentes de HSP83 e de outros genes disponíveis para L. chagasi. Este trabalho espera contribui, portanto, para um melhor entendimento da antigenicidade das HSP nas infecções e para uma definição dos sítios de processamento do RNAm em Leishmania

Les Heat Shock Proteins 70 kDa (HSP70) sont considérées comme les membres les plus conservés de la superfamille des HSP. Ces protéines chaperonnes sont indispensables à tous les organismes vivants par leur implication dans de nombreuses voies de signalisation cellulaire et dans la gestion de multiples facteurs de stress environnementaux (température, pollution, salinité, radiation). Largement utilisée en écologie comme biomarqueur de stress, la famille des HSP70 constitue également une cible thérapeutique privilégiée dans les recherches contre les maladies neurodégénératives et les cancers. Dans le cytosol, une large variété de HSP70 a été observée chez quelques espèces modèles (drosophile, levure, humain). Néanmoins, cette diversité reste méconnue au sein du phylum Arthropoda, et plus particulièrement chez les décapodes. La diversité des HSP70 cytosoliques a été étudiée à partir de 735 séquences issues 198 espèces d’arthropodes, dont 142 séquences de décapodes obtenues durant ces travaux. Les analyses de phylogénie moléculaire ont permis la description d’au moins trois groupes distincts de HSP70 cytosoliques chez les arthropodes, comprenant chacun plusieurs subdivisions méconnues jusqu’à présent. Une nouvelle classification et un modèle évolutif des HSP70 cytosoliques sont proposés pour le phylum Arthropoda. Les profils d’expression observés dans ces groupes remettent en cause la catégorisation des HSP70 selon leurs caractère constitutif (HSC70) ou inductible (HSP70). Les spécificités structurales géniques et protéiques observées pour chacune de ces formes reflèteraient différentes capacités d’interaction des HSP70 avec leurs co-chaperons et autres cofacteurs. / The 70 kDa Heat Shock Proteins (HSP70) are considered the most conserved members of the HSP family. These molecular chaperones are primordial to living beings, because of their implications in many cellular pathways and the management of multiple environmental stress factors (e. g., temperature, pollutants, salinity, radiations). Widely used in ecology as a biomarker of environmental stress, the HSP70 family is also a privileged therapeutic target for neurodegenerative diseases and cancers. In the cytosol, a wide variety of HSP70 is observed in few model species (Drosophila, human, yeast). Nevertheless, the diversity of cytosolic HSP70 remains unclear amongst the Arthropoda phylum, especially within decapods. The diversity studies of cytosolic HSP70 were based on 735 sequences from 198 arthropod species, including 142 sequences from decapods obtained during this work. Molecular phylogeny analyses revealed at least three distinct groups of HSP70 within arthropods, comprising several unrecognised subdivisions. This study proposes a new classification and an evolutionary model of cytosolic HSP70 amongst the Arthropoda phylum. The expression profiles observed in each group lead to reconsider the HSP70 classification according to their constitutive (HSC70) or inducible (HSP70) features. The observed structural specificities of genes and proteins, relative to each form of HSP70, will probably have to be linked to distinct interactions with cochaperones or other co-factors.

Malignant melanoma arises from the pigment producing melanocytes in epidermis and is the most aggressive type of skin cancer. The incidence of malignant melanoma is increasing faster than any other type of cancer in white population worldwide, with a doubling rate every 10-20 years. So far, the only identified external risk factor for malignant melanoma is UV exposure. Elimination of photodamaged cells by apoptosis (programmed cell death) is essential to prevent tumor formation. Melanocytes are considered relatively resistant to apoptosis, however, the regulation of apoptosis in melanocytes is still unknown. The aim of this thesis was to investigate the apoptotic process following ultraviolet (UV) irradiation in primary cultures of human melanocytes. Focus was on regulation of mitochondrial stability by Bcl-2 family proteins and the possible participation of lysosomal proteases, cathepsins. UV irradiation activated the mitochondrial pathway of apoptosis, leading to cytochrome c release, caspase activation, and nuclear fragmentation. No change in protein expression of Bax and Bcl-2 was observed in response to UV. Instead, translocation of the Bcl-2 family proteins from cytosol to mitochondia was important in the regulation of survival and death of melanocytes. The findings further demonstrated permeabilization of the lysosomal membrane to occur early in the apoptotic process, resulting in cathepsin release into the cytosol. The cathepsins were potent pro-apoptotic mediators and triggered apoptosis upstream of Bax translocation and mitochondrial membrane permeabilization. In response to both heat and UV irradiation, there was a marked increase in expression of stress-induced heat shock protein 70 (Hsp70), which inhibited apoptosis by binding lysosomal and mitochondrial membranes and counteracting the release of cathepsins and cytochrome c. Furthermore, UV irradiation activated c-jun N-terminal kinase (JNK), which triggered apoptosis upstream of cathepsins release from the lysosomes. In addition, JNK mediated apoptosis through phosphorylation of pro-apoptotic Bim, which was released from anti-apoptotic Mcl-1, by UV induced Mcl-1 depletion. This thesis illustrates that permeabilization of mitochondria and lysosomes and release of their constituents to the cytosol participates in UV induced apoptosis signaling in human melanocytes in vitro. The process is regulated by a complex network of pro- and anti-apoptotic proteins, exerting their effects through intracellular translocation and alteration of protein expression.

L’utilisation de modèles animaux a permis la découverte de mécanismes importants du développement en général, et du développement tumoral en particulier afin d’établir et mettre au point de nouveaux traitements. Le poisson zèbre (Danio rerio), est de plus en plus utilisé dans le cadre de ces recherches du fait de ses nombreux avantages comme par exemple la transparence de ses larves ou une forte homologie avec l’homme. Plusieurs approches ont été développées chez ce poisson comme l’invalidation transitoire d’un gène afin d’identifier le rôle d’une protéine dans le développement, ou alors la transplantation de cellules tumorales de mammifères et étudier les réponses aux traitements anti-tumoraux.C’est dans l’un de ces deux contextes que nous avons étudié le rôle du monoxyde d’azote dans le développement tumoral. Pour cela nous avons utilisé une sonde fluorescente et avons pu détecter in vivo une production de monoxyde d’azote associée aux cellules tumorales xénogreffées, dont l’utilisation d’un capteur du NO, le cPTIO s’est traduit par une perte de cellules tumorales et une baisse de l’expression d’un facteur angiogénique le VEGF, démontrant une utilisation potentielle dans du cPTIO comme molécule anti-tumorale.L’autre volet d’étude a été l’identification du rôle de HSF1 dans le développement et la différenciation des globules rouges chez le poisson zèbre comme modèle expérimental, dans des conditions de non stress thermique. Pour cela, nous avons inactivé transitoirement le gène hsf1 grâce aux morpholinos, et avons constaté des défauts dans le développement, mais aussi une altération de la différenciation des érythrocytes. / The use of animal models has led to the discovery of important mechanisms of biology development in general, and tumor development in particular, to establish and develop new treatments. The Zebrafish (Danio rerio) is increasingly used nowadays as part of this research because of its many advantages such as the transparency of the larvae, and the high homology with human. Several approaches have been developed in this fish, as the gene-knockdown in order to identify the role of a protein in the development, or the tumor transplantation of mammalian cells to study anti-tumor treatments response.It is in one of these two contexts that we studied the role of nitric oxide in tumor development in zebrafish. We used a fluorescent probe and were able to detect in vivo the production of nitric oxide associated with xenograft tumor cells. The use of an NO scanvenger, the cPTIO resulted in a loss of tumor cells and a decrease in the expression of an angiogenic factor VEGF, showing a potential in the use of cPTIO as antitumor molecule.We used also the transitory invalidation of hsf1 gene, in order to explore a potential new role in the development and red blood cells differentiation in zebrafish as an experimental model, in non heat-shocked conditions. We found that HSF1 was important for the differentiation of erythrocytes, and its inactivation also reflected defects in development.