L’élucidation des mécanismes permettant l’optimisation de la réponse immunitaire antitumorale correspond à un enjeu majeur pour le développement de stratégies d’immunothérapie efficace. En effet, les réponses immunitaires antitumorales se traduisent rarement par l’éradication de la tumeur. Dans ce contexte, les travaux antérieurs de mon équipe ont démontré que l’interaction de l’intégrine αE(CD103)β7, souvent exprimée par les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), avec son ligand E-cadhérine, à la surface des cellules tumorales épithéliales, joue un rôle majeur dans la potentialisation de l’activité lytique des cellules T en induisant la polarisation et l’exocytose des granules cytotoxiques. Nos résultats ont indiqué aussi que le TGF-β1, souvent abondant dans les tumeurs, joue un rôle déterminant dans cette induction suite à l’engagement du récepteur des cellules T. Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre les mécanismes de régulation du gène ITGAE qui codent la sous-unité alphaE de l’intégrine CD103. Nos résultats ont montré que les facteurs transcriptionnels Smad2, Smad3 et NFAT-1 sont impliqués dans la régulation de l’expression de la sous-unité αE(CD103). En effet, une costimulation avec du TGF-β1 recombinant et un anticorps anti-CD3 d’un clone T CD103- induit l’expression de cette intégrine qui est accompagnée d’une translocation dans le noyau de Smad2, Smad3 et NFAT-1 qui sont cytoplasmiques à l’état basal. L’inhibition spécifique de ces facteurs transcriptionnels inhibe l’expression de CD103 et abroge le potentiel lytique du clone T vis à vis de sa cible tumorale autologue. De plus, nous avons identifié deux séquences régulatrices du gène ITGAE humain, un promoteur proximal et un enhancer. Par ailleurs, mon équipe a récemment montré que l’interaction de CD103 à la surface des TIL avec une molécule E-cadhérine recombinante est suffisante pour induire la polarisation des granules cytolytiques par un mécanisme dépendant de la PLC-g1 et ERK et que cette intégrine possède non seulement une fonction d’adhérence, mais aussi une fonction de costimulation du signal TCR des TIL antitumoraux. Nous avons cherché à mieux comprendre la signalisation de l’intégrine CD103, en identifiant les domaines intracytoplasmiques de la sous-unité αE impliqués dans son activation. Nous avons ainsi construit une protéine de fusion CD103-GFP et plusieurs mutants du domaine intracytoplasmique de la sous-unité αE qui ont été ensuite transfectés dans la lignée Jurkat Tag CD103-/beta7+. Nos résultats ont montré que le domaine intracytoplasmique de la chaîne alphaE n’est pas nécessaire à la reconnaissance du ligand, la E-cadhérine. Par contre, nous avons montré que ce domaine est impliqué dans le phénomène de clustering de l’intégrine et dans sa polarisation à la zone de contact avec des billes couvertes avec la E-cadhérine-Fc. Nous avons identifié un domaine de 8 acides aminés (ESIRKAQL), contenant une sérine en position 1163 potentiellement phosphorylable, et qui est indispensable pour la signalisation de l’intégrine. De plus, nos travaux ont montré que ce domaine ESIRKAQL, est nécessaire pour la phosphorylation de la ERK1/2 et PLC-g1. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régulant les fonctions de CD103 pourrait contribuer au développement et à l’amélioration de la réponse antitumorale exercée par les CTL. / The elucidation of mechanisms for optimizing the antitumor immune response is a major challenge for the development of strategies for effective immunotherapy. Indeed, the anti-tumor immune responses rarely result in the eradication of the tumor. In this context, the previous work of my team have shown that the interaction of integrin αE(CD103)β7, often expressed by tumor infiltrating lymphocytes (TIL) with its ligand E-cadherin at the cell surface tumor epithelial cells, plays a major role in the potentiation of the lytic activity of T cells by inducing polarization and exocytosis of cytotoxic granules. Our results also indicated that TGF-β1, often abundant in tumors, plays a key role in the induction due to the commitment of the T cell receptor. In this context, we sought to understand the mechanisms regulating ITGAE gene encoding the subunit αE of integrin. Our results showed that the transcription factors Smad2, Smad3 and NFAT-1 are involved in regulating the expression of subunit αE(CD103)β7. Indeed, costimulation with recombinant TGF-β1 and anti-CD3 antibody induces on T cell clone CD103- the expression of this integrin ant the translocation into the nucleus of Smad2, Smad3 and NFAT-1 that are cytoplasmic at baseline. Specific inhibition of these transcription factors inhibits the expression of CD103 and repeals the lytic potential of cloned T with respect to the autologous tumor target. In addition, we identified two regulatory sequences of human ITGAE gene, proximal promoter and enhancer. In addition, my team has recently shown that the interaction of CD103 on the surface of TIL with a recombinant molecule E-cadherin is sufficient to induce the polarization of cytolytic granules by ERK and PLC-γ1 pathway thus this integrin has not only a function of adherence, but also a function of costimulatory signal TCR of TIL. We sought to better understand the signaling of integrin CD103, by identifying the cytoplasmic domains of the subunit αE involved in its activation. We have constructed a fusion protein CD103-GFP and several mutants of intracytoplasmic domain of the subunit αE which were then transfected into the Jurkat Tag cell line CD103-/ β7+. Our results showed that the intracytoplasmic domain of CD103 is not necessary for ligand recognition, E-cadherin. By cons, we have shown that this area is involved in the phenomenon of clustering of integrin and its polarization to the contact area with balls covered with E-cadherin-Fc. We have identified a range of 8 amino acids (ESIRKAQL) containing a potentially phosphorylatable serine in position 1163, which is essential for integrin signaling. In addition, our work has shown that this area ESIRKAQL is necessary for the phosphorylation of ERK1/2 and PLC-g1. Thus, a better understanding of the molecular mechanisms that regulate the functions of CD103 may contribute to the development and improvement of the antitumor response exerted by CTL .

La toxine pertussique (PTX) est une exotoxine produite uniquement par Bordetella pertussis, un pathogène de la coqueluche. Les effets de la toxine au cours d'une infection bactérienne sont bien connus, et sont pour la plupart liés à son activité ADP-ribosyltransférase qui cible les GPCRs. Or, la PTX est un antigène majeur permettant d’établir une réponse immunitaire contre B. pertussis ce qui en fait donc un composant principal de tous les vaccins anti-coqueluche actuels. De nombreux travaux sur la PTX concernent ses mécanismes moléculaires et son rôle durant la phase d'infection. Mais, il y a un manque d'information sur le rôle immunogène de la PTX.En utilisant un modèle d'infection intranasale par B. pertussis, nous avons constaté que la génération de lymphocytes T CD4 mémoires résidant (Trm) dans les poumons dépendait de l'exposition à la PTX. La toxine pertussique est couramment utilisée pour inhiber la réponse aux chimiokines, dans l'étude de la migration des cellules T. Etant donné que la plupart des récepteurs aux chimiokines sont des GPCRs, la mobilité de nombreuses cellules immunitaires, y compris les cellules T, est facilement affectée par la PTX. La migration des cellules T est un phénomène sophistiqué régulé spatio-temporellement. Nos résultats démontrent que la PTX n’affecte pas les étapes de la migration dépendantes des intégrines lorsque les cellules T sont activées.Ce travail s’intéresse à l'impact de la PTX sur la biologie des cellules T en étudiant son rôle dans la réponse immunitaire adaptative in vivo, dans un modèle animal d'infection et son impact sur la migration des lymphocytes T in vitro. / Pertussis toxin (PTX) is an exotoxin uniquely produced from Bordetella pertussis, a human respiratory tract pathogen causing pertussis disease, also known as whooping cough. The toxin is well described its virulence effects during bacterial infection. Most of these effects are due to ADP-ribosyltransferase activity of the molecule that targets G-protein coupled receptors (GPCR). On the other hand, PTX is an important antigen that provides protection against pertussis disease and a major component of all current pertussis vaccines. There are numerous literatures on PTX about its molecular mechanisms and its role during infection phase. Instead, lack of information on how PTX contributes host’s adaptive immunity has incurred confusion in understanding the immunogenic role of PTX. With intranasal infection model of B. pertussis, we detected the generation of CD4 lung-resident memory T cells (Trm) were depending on PTX exposure. For T cell migration study, PTX is being used to inhibit chemokine response. Because most of chemokine receptors are GPCR, the motility of many immune cells including T cells is easily affected by PTX. T cell migration is a sophisticate phenomenon regulated space-temporally. The results demonstrated, once T cells become activated and effector, are less influenced than inactivated T cells.This thesis reports the impact of PTX on T cells in two parts; 1) Role of PTX in adaptive immune response by in vivo infection system and 2) Influence of PTX on T cell motility by in vitro assays.

L'objectif de cette thèse est de caractériser l'influence de facteurs protéiques sur la dynamique du cytosquelette cellulaire au moyen d'outils de micromanipulation contrôlés. Nous avons déterminé la réponse microrhéologique du réseau d'actine pour des cellules uniques. Nous avons appliqué grâce à un système de pinces optiques des forces statiques et oscillantes à des microbilles de verres attachées de manière spécifique au réseau d'actine de divers types cellulaires. Dans le cas statique nous avons mesuré des modules élastiques dans la gamme 29

La mucopolysaccharidose de type IIIB (MPSIIIB), ou maladie de Sanfilippo B, est une maladie de surcharge lysosomale caractérisée par des atteintes neurologiques. Cette maladie génétique rare est causée par la déficience en a-N-acétylglucosaminidase (NAGLU), une enzyme nécessaire pour la dégradation des héparanes sulfates (HS). La dégradation incomplète des HS cause l'accumulation de saccharides d'HS dans les lysosomes et à la surface des cellules. Mais la cascade physiopathologique induite par ces saccharides n'est pour l'instant pas connue. D'une part, ces recherches fournissent des preuves que la communication avec l'environnement des cellules neurales déficientes en NAGLU est altérée. En effet, l'intégrine ß1 et ses effecteurs sont suractivés et recrutés au niveau des plaques d'adhérence dans des astrocytes déficients. Les comportements cellulaires dépendants des intégrines, tels que la polarisation et la migration, sont également altérés. Ces phénotypes sont restaurés par l'apport de l'enzyme déficiente. Cette restauration indique que l'accumulation de saccharides d'HS provoque l'activation de la signalisation des intégrines, et perturbe la polarisation et la migration des cellules neurales. L'ajout de saccharides d'HS purifiés sur des cellules neurales normales confirme que les saccharides d'HS extracellulaires activent des composants des plaques d'adhérence. D'autre part, l'étude d'un modèle cellulaire humain, dont l'expression de NAGLU a été inhibée par shRNA, a montré que l'accumulation de vésicules de stockage caractéristiques de la maladie est causée, entre autre, par une déformation de l'appareil de Golgi et la surexpression de GM130. Ces phénotypes sont également observés dans les neurones atteints. Ils s'accompagnent d'une augmentation de la stabilité et de la nucléation des microtubules, au niveau de l'appareil de Golgi. Les défauts de communication entre la cellule malade et son environnement semblent donc modifier la dynamique et la structure cellulaire. Nous présumons que les mécanismes physiopathologiques déchiffrés en culture sont reliés à la neuropathologie de la MPSIIIB. En perturbant la perception de l'environnement cellulaire, la polarité, la migration, et la pousse neuritique, les saccharides d'HS accumulés dans les tissus cérébraux malades, affectent probablement divers mécanismes clefs de la maturation corticale.

Talin is a multifunctional cytoskeletal protein that plays a critical role in linking the actin cytoskeleton to the integrin family of transmembrane cell adhesion receptors. Two distinct integrin binding sites have been identified in talin, one present in the globular head domain (IBS1) and involved in integrin activation, and a second (IBS2), that has been delineated to a 130 residue fragment of the talin rod domain, but whose functional role is still elusive (Tremuth et al.2004). The objective of the present study was to define the minimal structure of talin IBS2 and to investigate its functional role in the integrin-cytoskeleton connection.<p>In the first part of this study, we used a combination of three different experimental approaches to define the minimal structure of talin IBS2: 1) an in silico bioinformatics approach to analyse sequence conservation of talin IBS2, 2) an in vivo cell biology approach to study the subcellular localization of recombinant talin fragments covering IBS2 in CHOáIIbâ3 cells, and 3) an in vitro biochemical approach consisting in protein overlay, pull down and Surface Plasmon Resonance (SPR) assays, to study the direct interaction between talin IBS2 and the integrin â3 subunit. We delineated IBS2 to a single amphipathic á-helical repeat of 23 residues within the talin rod domain. We further provided evidence that a two amino acid mutation(L2094I2095/AA) was sufficient to inactivate the IBS2 site, due to a disruption of the á helix structure, as demonstrated by infrared spectroscopy. In addition, we identified 2 lysine residues (K2085, K2089) exposed on the solvent face of á helix 50, which are directly involved in the talin IBS2-integrin interaction.<p>In the second part of this study, we investigated the functional role of talin IBS2 in spreading defective talin (-/-) cells and showed that in contrast to full-length wild type talin, an IBS2 LI/AA mutant talin was unable to fully rescue the spread phenotype of these cells. These results provide the first direct evidence that IBS2 in the talin rod is essential to link integrins to the actin cytoskeleton. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les adhérences focales (AF), structures adhésives reliant la cellule à la matrice extra-cellulaire (MEC), constituent de véritables plateformes de signalisation biochimique et mécanique qui contrôlent l'adhérence, la migration, la différenciation et la survie cellulaire. Les récepteurs transmembranaires intégrines sont au coeur des AF, où elles connectent la MEC au cytosquelette d'actine. Au début des années 2000, la protéine intracellulaire taline, qui se lie aux parties cytoplasmiques bêta des intégrines, était considérée comme le principal activateur des intégrines. Néanmoins, il a depuis été montré que la kindline, autre protéine intracellulaire se liant aux parties bêta cytoplasmiques, jouait également un rôle essentiel dans l'activation des intégrines. Ainsi,plusieurs études ont mis en évidence que la kindline et la taline étaient complémentaires et avaient une action synergique durant l'activation des intégrines. Les bases moléculaires de ces phénomènes restent à déterminer. De plus, la plupart des données sur lerôle de la kindline dans l'adhérence et l'activation des intégrines provient d'expériences menées sur des cellules en suspension et/ou avec l'intégrine plaquettaire αIIbβ3. Ainsi, la régulation de ces processus par la kindline dans les cellules adhérentes est encore peu comprise. Dans cette étude, nous combinons la microscopie PALM et le suivi de protéines individuelles pour révéler le rôle et le comportement de la kindline à l'intérieur et à l'extérieur des AF au cours des événements moléculaires clés se déroulant au niveau de la membrane plasmique, et qui mènent à l'activation des intégrines. Nous avons observé que les intégrines bêta1 etbêta3 portant une mutation ponctuelle inhibant l'interaction avec la kindline montrent un défaut d'immobilisation dans les AF. Nous avons également observé que la kindline-2, qui est enrichie dans les AF, diffusait librement au niveau de la membrane plasmique,à l'intérieur et à l'extérieur des AF. Ceci constitue une distinction majeure par rapport à la taline, qui, au niveau de la membrane plasmique, est essentiellement observée dans les AF où elle est immobile, montrant qu'elle est recrutée dans les AF directement depuis le cytosol sans diffusion latérale membranaire (Rossier et al. 2012). Afin d'identifier les bases moléculaires du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline, nous avons utilisé différents variants mutés de kindline précédemment décrits. Le mutant kindline-2-QW614/615AA (liaison aux intégrines inhibée) montre une diffusion membranaire accrue, ce qui suggère que la kindline peut diffuser au niveau de la membrane plasmique sans être associée aux intégrines. Par ailleurs, la baisse d'immobilisation au niveau des AF observée avec ce mutant montre qu'une partie de l'immobilisation de la kindline est due aux intégrines, suggérant l'existence d'un complexe intégrine-kindline immobile dans les AF. La délétion du domaine PleckstrinHomology (PH) de la kindline diminue considérablement son recrutement et sa diffusion membranaire. Nous avons évalué le rôle fonctionnel du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline en réexprimant ces mutants dans des cellules déplétéesen kindline-1 et -2 (cellules KO kindline-1 -/-, kindline-2 -/-). Ces expériences montrent que le recrutement et la diffusion membranaire de la kindline sont cruciaux pour l'activation des intégrines durant l'étalement cellulaire et favorisent la formation d’adhérences. Cela suggère que la kindline utilise un chemin différent de celui de la taline pour atteindre et activer les intégrines,ce qui pourrait expliquer au niveau moléculaire comment la kindline complémente la taline durant l'activation des intégrines. / Focal adhesions (FAs) are adhesive structures linking the cell to the extracellular matrix (ECM) and constitute molecular platforms for biochemical and mechanical signals controlling cell adhesion, migration, differentiation and survival. Integrin transmembrane receptors are core components of FAs, connecting the ECM to the actin cytoskeleton. During the early 2000s, the intracellular protein talin, which directly binds to the cytoplasmic tail of β-integrins, was considered as the main integrin activator. Nevertheless, it has been shown that kindlin, another intracellular protein that bind to β-integrin, is also a critical integrin activator. In fact, several studies have shown that kindlin and talin play complementary and synergistic roles during integrin activation. The molecular basis of these phenomena remains to determine. Moreover, most studies focusing on the role of kindlin during integrin activation and cell adhesion have been performed with suspended cells and/or with the platelet integrin αIIbβ3. Here we combined PALM microscopy with single protein tracking to decipher the role and behavior of kindlin during key molecular events occurring outside and inside FAs at the plasma membrane and leading to integrin activation, as we have done previously for talin (Rossier et al., 2012). We found that beta1 and beta3-integrins with a point mutation inhibiting binding to kindlin show reduced immobilization inside FAs. We also found that kindlin-2, which is enriched inside FAs, displayed free diffusion at the plasma membrane outside and inside FAs. This constitutes a major difference with talin, which, at the plasma membrane level, is observed almost exclusively in FAs, where it is immobile, which shows that talin is recruited into FAs directly from the cytosol without lateral diffusion along the plasma membrane (Rossier et al. 2012). To determine the molecular basis of kindlin membrane recruitment and diffusion, we used a kindlin variant known to decrease binding to integrins (kindlin-2- QW614/615AA). This mutant displayed increased membrane diffusion, suggesting that kindlin-2 can freely diffuse at the plasma membrane without interacting with integrins. Moreover, the kindlin-2-QW mutant showed decreased immobilization inside FA, showing that part of kindlin immobilization depends on interaction with integrins. This suggests that kindlin can form an immobile complex with integrins inside focal adhesions. Deletion of the kindlin pleckstrin homology (PH) domain strongly reduced the membrane recruitment and diffusion of kindlin. We assessed the functional role of kindlin membrane recruitment and diffusion by re-expressing different kindlin-2 mutants in kindlin-1/kindlin-2 double KO cells. Those experiments demonstrated that kindlin-2 membrane recruitment and diffusion are crucial for integrin activation during cell spreading and favor adhesion formation. This suggests that kindlin uses a different route from talin to reach integrins and trigger their activation, providing a possible molecular basis for their complementarity during integrin activation.

L'intégrine β1 appartient à une large famille de récepteurs de première importance pour les interactions cellule/matrice extracellulaire. La délétion spécifique d'un régulateur négatif de l'intégrine β1, ICAP-1α, induit de sévères défauts osseux. Nous avons pu montrer que la perte d'ICAP-1α est accompagnée d'une augmentation de l'activité de l'intégrine β1, affectant le dépôt des matrices de fibronectine et de collagène de type I. De plus, nous avons pu montrer qu'ICAP-1α a une action antagoniste sur le recrutement de la kindline-2 au niveau du domaine cytoplasmique de l'intégrine β1 (Brunner et al. JCB 2011). Nous nous sommes ensuite intéressés au rôle de l'intégrine β1 elle-même dans l'ostéogenèse afin de comprendre comment les ostéoblastes intègrent les signaux du microenvironnement pour coordonner la formation et le remodelage osseux. Dans cette optique, nous avons généré un modèle de souris délétées pour l'intégrine β1 spécifiquement dans les ostéoblastes en cours de maturation. Ces souris présentent un sévère phénotype osseux caractérisé par des réductions importantes de la minéralisation et de la dynamique osseuse, ainsi que des déformations osseuses et des fractures rappelant le syndrome d'Ostéoporose Juvénile. L'analyse in vitro d'ostéoblastes n'exprimant pas l'intégrine β1 a révélé un défaut majeur de prolifération impliquant non pas la voie canonique MAPK/ERK mais plutôt un défaut d'activation du co-facteur de transcription YAP. De plus, nous avons pu montrer que les intégrines β1 régulaient le niveau d'AMP cyclique (AMPc) dans les ostéoblastes et que ceci était corrélé à l'inactivation de YAP. De même, nous avons pu relier l'inactivation de YAP à la dynamique d'endocytose des rafts. Finalement, des analyses in vivo et in vitro ont révélé un défaut fonctionnel des ostéoblastes dépourvus d'intégrine β1. Nous avons pu montrer que cette incapacité fonctionnelle était due à une réduction de la réponse au BMP-2, facteur de croissance ostéoblastique majeur, non pas au niveau de son récepteur mais probablement au niveau de l'activation des promoteurs BMP-dépendants. Nos résultats montrent ainsi que l'intégrine β1 est un régulateur clé de la prolifération ostéoblastique dépendante de YAP et de la signalisation BMP régulant la fonction ostéoblastique, la minéralisation et la formation osseuse. / Β1 integrins belong to a large family of receptors that have been shown to be of paramount importance for cell/extracellular matrix interactions. The ablation of the specific β1 integrin regulator ICAP-1α results in severe bone and mineralization defects. By combining mouse and cell biology we could demonstrate that loss of ICAP-1α was accompanied by an increase of β1 integrin activity that affects fibronectin and collagen deposition. Moreover, we could show that ICAP-1 is an important negative regulator of kindlin-2 recruitment on β1 integrin cytoplasmic domain (Brunner et al. JCB 2011). We then wanted to address the functional role of β1 integrin per se in osteogenesis and to understand how osteoblasts integrate environmental cues to coordinate bone formation and remodeling. For this we generated osteoblast specific β1 integrin deficient mice. These mice showed severe bone defects characterized by reduced bone mineralization and dynamic, as well as bending and fractures reminding human Juvenile Osteoporosis symptoms. In vitro analyses of β1 integrin deficient osteoblasts revealed proliferation defect which is not due to defective canonical MAPK/ERK pathway, but rather to defective activity of the co-transcription factor YAP. Then, we showed that β1 integrins are regulating cAMP level in osteoblasts and that the cAMP level correlates with YAP inactivation. We also linked YAP inactivation with raft endocytosis. Finally, in vivo and in vitro analyses revealed a functional incapacity of β1 integrin deficient osteoprecursors. We could show that the lazy phenotype of β1 integrin deficient osteoblasts is likely due to a reduced response to BMP signaling, a major osteoblast growth factor. Taken together, our findings demonstrate that β1 integrin is a key regulator of YAP-dependent osteoblast proliferation and BMP signaling allowing osteoblast functionality, mineralization and bone formation.

Les rétinopathies ischémiques et la forme humide de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) sont la principale cause de malvoyance respectivement chez les personnes en âge de travailler et les personnes agées. Les néovascularisations choroïdiennes (NVC) et rétiniennes et l’œdème maculaire associés à ces pathologies sont traités à l’aide de biomolécules qui ciblent uniquement la voie de signalisation des VEGF. Le développement de thérapies indépendantes de cette voie permettrait d’offrir aux patients résistants aux anti-VEGF une alternative thérapeutique pour préserver leur vision. Les intégrines αvβ3 et αvβ5, impliquées dans la néovascularisation oculaire, apparaissent ainsi comme une cible alternative intéressante. La Lébécetine (LCT), une lectine de type-C, de 30 kDa et de structure hétérodimèrique issue de venin de serpent Macrovipera lebetina interagit spécifiquement avec les intégrines α5β1 et αvβ3, αvβ5. La LCT a une activité anti-angiogénique in vitro sur des cellules endothéliales microvasculaire du cerveau humain (HBMEC) et in vivo sur le modèle de la membrane chorioallantoïde du poulet (CAM). Afin d’étudier son effet sur la néovascularisation oculaire, nous avons eu recours aux modèles d’angiogenèse ex vivo utilisant des explants aortique ou choroïdien cultivés en présence de LCT, puis son effet a été évalué in vivo dans un modèle de NVC chez la souris et également sur la néovascularisation rétinienne dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène (RIO). Nos données démontrent qu’une injection unique de LCT est capable de réduire la NVC et rétinienne dans ces modèles sans affecter les vaisseaux quiescents matures indiquant un bon profil d’innocuité. / Ischemic retinopathies and the wet form of age-related macular degeneration (AMD) are characterized by devastating angiogenesis responsible for the majority of irreversible blindness. Current therapies include use of anti-VEGF agents to reduce choroidal neovascularization and edema. These treatments are effective in most cases, but spontaneous or acquired resistance to anti-VEGF highlight a need for additional alternative therapies. In recent years, pharmacological inhibition of αvβ3 and αvβ5, which regulate endothelial cell proliferation and stabilization, have emerged as new therapeutic tools for the treatment of these diseases. Lebecetin (LCT), a 30-kDa heterodimeric C-type lectin that is isolated from Macrovipera lebetina venom, interacts with α5β1 and αv-containing integrins (αvβ3, αvβ5). We previously showed that LCT has an anti-angiogenic effect in vitro on human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) and in vivo in a chick chorioallontoic membrane assay (CAM). To evaluate the inhibitory effect of LCT on ocular angiogenesis, we cultured aortic and choroidal explants in the presence of LCT and analyzed the effect of LCT on choroidal neovascularization in the mouse CNV model and on retinal neovascularization in the oxygen induced retinopathy (OIR) model. Our data demonstrated that a single injection of LCT efficiently reduced choroidal and retinal neovascularization in these models with no significant effect on mature blood vessels predicting a good safety profile.

La mucopolysaccharidose de type IIIB (MPSIIIB), ou maladie de Sanfilippo B, est une maladie de surcharge lysosomale caractérisée par des atteintes neurologiques. Cette maladie génétique rare est causée par la déficience en a-N-acétylglucosaminidase (NAGLU), une enzyme nécessaire pour la dégradation des héparanes sulfates (HS). La dégradation incomplète des HS cause l’accumulation de saccharides d’HS dans les lysosomes et à la surface des cellules. Mais la cascade physiopathologique induite par ces saccharides n’est pour l’instant pas connue. D’une part, ces recherches fournissent des preuves que la communication avec l’environnement des cellules neurales déficientes en NAGLU est altérée. En effet, l’intégrine ß1 et ses effecteurs sont suractivés et recrutés au niveau des plaques d’adhérence dans des astrocytes déficients. Les comportements cellulaires dépendants des intégrines, tels que la polarisation et la migration, sont également altérés. Ces phénotypes sont restaurés par l’apport de l’enzyme déficiente. Cette restauration indique que l’accumulation de saccharides d’HS provoque l’activation de la signalisation des intégrines, et perturbe la polarisation et la migration des cellules neurales. L’ajout de saccharides d’HS purifiés sur des cellules neurales normales confirme que les saccharides d’HS extracellulaires activent des composants des plaques d’adhérence. D’autre part, l’étude d’un modèle cellulaire humain, dont l’expression de NAGLU a été inhibée par shRNA, a montré que l’accumulation de vésicules de stockage caractéristiques de la maladie est causée, entre autre, par une déformation de l’appareil de Golgi et la surexpression de GM130. Ces phénotypes sont également observés dans les neurones atteints. Ils s’accompagnent d’une augmentation de la stabilité et de la nucléation des microtubules, au niveau de l’appareil de Golgi. Les défauts de communication entre la cellule malade et son environnement semblent donc modifier la dynamique et la structure cellulaire. Nous présumons que les mécanismes physiopathologiques déchiffrés en culture sont reliés à la neuropathologie de la MPSIIIB. En perturbant la perception de l’environnement cellulaire, la polarité, la migration, et la pousse neuritique, les saccharides d’HS accumulés dans les tissus cérébraux malades, affectent probablement divers mécanismes clefs de la maturation corticale. / Mucopolysaccharidosis type IIIB (Sanfilippo B disease) is a lysosomal storage disease characterized by severe neurological manifestations in children. This rare monogenic disease is caused by a-N­acetylglucosaminidase (NAGLU) deficiency, a lysosomal hydrolase necessary for heparan sulfate (HS) degradation. This deficiency leads to the accumulation of HS saccharides. Mechanisms mediating HS saccharides deleterious effects on brain cells are not well understood. This research provides evidences that neural cell sensing of environment is altered in MPSIIIB cells. Integrins and focal adhesion components are over-recruited and over-activated in deficient mouse astrocytes. Consistently, integrin-dependant cell behavior such as cell polarization and directed migration were defective in affected astrocytes and neural stem cells. HS saccharide clearance, by NAGLU gene transfer, rescues a normal phenotype suggesting that HS saccharides induce focal adhesion formation. Addition of purified HS saccharides on normal astrocytes confirms that extracellular HS saccharides can activate the recruitment of focal adhesion components and provides an in vitro assay to decipher the saccharide code of HS. Otherwise, investigations performed on HeLa cell model, in which NAGLU expression was inhibited by shRNA, showed that accumulation of intracellular storage vesicles, a hallmark of the disease, is due over expression of a cis-Golgi protein. This affects the Golgi morphology and microtubule nucleation and stability. It seems that alterations of environment cell sensing and downstream signaling also modify the dynamic and the structure of cells. We assume that mechanisms deciphered in cell cultures are related to MPSIIIB neuropathology. By affecting cell perception of environmental cues, cell polarity, cell migration and neurite outgrowth, HS saccharides, which accumulate in brain tissues defective for a HS degradation enzyme, likely affect various processes important for accurate cortical maturation.

Les leucocytes sont connus pour jouer des rôles autant bénéfiques que néfastes dans le système nerveux central. La compréhension de leur mécanisme de recrutement est donc importante afin de contrôler leur circulation à travers la barrière hémato-encéphalique. De façon générale, l'adhésion forte est reconnue comme étant une étape clé de ce recrutement. Les principales actrices qui y sont impliquées sont les chimiokines et les intégrines. Cependant, l'identité de ces dernières peut changer selon le tissu, le stimulus et la nature des leucocytes recrutés. Dans ce travail, nous nous sommes intéressé à une population de leucocytes principalement composée de granulocytes : les leucocytes en forme de bâtonnets. Notre objectif principal a été de caractériser le mécanisme d'adhésion de ces cellules, dans le cerveau, en conditions inflammatoires via l'utilisation d'anticorps neutralisants ou d'animaux déficients pour les gènes d'intérêt. Notre hypothèse a été que l'intégrine αMβ2, via sa liaison avec ICAM-1, ainsi que l'une des chimiokines liant CXCR2, sont importantes pour adhésion des granulocytes en réponse à différents produits bactériens (la toxine pertussique (PTX) et le lipopolysaccharide (LPS)) et durant l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Afin de valider cette idée, nous avons, dans un premier temps, déterminé si l'expression spatio-temporelle d'ICAM-1 est régulée par la PTX et/ou le LPS et si son absence ainsi que la neutralisation d'αMβ2 influencent le recrutement des granulocytes. En second lieu, nous avons déterminé quel ligand de CXCR2 est le plus fortement exprimé dans ces conditions et vérifié si la neutralisation de cette chimiokine, CXCL1, affecte l'adhésion des granulocytes. Nos résultats ont démontré qu'ICAM-1 peut effectivement être régulée par le LPS et la PTX, qu'en réponse à cette dernière toxine, αMβ2 semble être l'unique intégrine responsable de l'adhésion des leucocytes bâtonnets et qu'elle joue son rôle via, entre autre, ICAM-1. De plus, il s'avère que CXCL1 et CXCR2 sont importants dans l'adhésion des granulocytes en réponse à la PTX et au LPS. Finalement, non seulement la neutralisation de CXCL1 diminue cette même adhésion durant l'EAE, mais réduit également la gravité de la maladie. En conclusion, dans ce projet, nous avons contribué à mieux comprendre le mécanisme de recrutement des granulocytes dans le cerveau sous différentes conditions inflammatoires.