La polarité épithéliale est un processus essentiel au cours du développement d'un organisme. Ici, nous nous focalisons sur le tissu épithélial intestinal et épidermal de C. elegans pour comprendre comment la cellule maintient sa polarité en définissant un pôle apical et un pôle basolatéral. Afin d'assurer la mise en place et le maintien de cette polarité, des protéines appelées déterminants de polarité interviennent. Parmi ces déterminants, le module PAR-3/PAR-6/aPKC et CDC-42 sont des acteurs majeurs pour spécifier la polarité apicale. Nous avons montré que le complexe adaptateur pour la clathrine AP-1, un régulateur clé du trafic intracellulaire remplit une fonction inattendue dans ce processus. En effet, nous avons confirmé le rôle d'AP-1 dans le tri basolatéral observé chez les mammifères, mais de façon intéressante nous avons démontré qu'AP-1 contrôle également le tri apical d'une protéine transmembranaire ainsi que la localisation asymétrique apicale de CDC-42 et PAR-6. En effet, l'inhibition d'AP-1 cause une délocalisation basolatérale de CDC-42 et PAR-6. La perte de fonction d'AP-1 induit une conversion de la membrane latérale en membrane apicale et la formation de lumières intestinales ectopiques. La perte de fonction du complexe AP-1 induit également une létalité embryonnaire qui peut s'expliquer par le phénotype identifié dans l'épiderme. Dans cet épithélium, AP-1 contrôle l'intégrité des jonctions cellulaire et notamment le tri apical de la E-cadhérine. Nos résultats démontrent une fonction essentielle d'AP-1 dans le tri apical, directement responsable du maintien de la polarité épithéliale.

Les biofilms, communautés multicellulaires bactériennes, sont omniprésents. Malgré leur importance pour l’écosystème, ils présentent une menace pour l'industrie autant que pour la santé humaine. La virulence des biofilms procède surtout de leur résistance élevée aux antibiotiques, qui rend leur éradication quasiment impossible. Ainsi, les biofilms sont impliqués dans la plupart des infections bactériennes chroniques, causant chaque année plus de 4000 décès en France. P. stuartii est une bactérie connue pour sa capacité à former des biofilms dans le tractus urinaire humain. Elle est responsable de 10% des INU chroniques et est décrite comme étant la plus résistante de son genre. Malgré ces faits, les études menées sur cette bactérie sont rares, freinant la compréhension du mécanisme de développement et de résistance de ses biofilms et compliquant ainsi l’avancement de nouvelles thérapies pour lutter, prévenir ou éradiquer ces infections. P. stuartii exprime au niveau de sa membrane externe deux porines, Omp-Pst1 et Omp-Pst2, qui constituent 70% du contenu protéique membranaire. Ces porines sont le conduit principal permettant à la bactérie de communiquer et d’échanger avec son milieu environnant. Ainsi, les porines sont vitales pour la bactérie.A ce jour, trois publications sont disponibles qui traitent de ces deux porines, mais aucune n’a exploré leur influence sur la formation des biofilms bactériens. Les travaux effectués au cours de ma thèse ont ainsi visé à réduire le manque de connaissance sur les biofilms de P. stuartii et à dévoiler le rôle des porines dans l’établissement et la résistance de ces biofilms. Pour cela, nous avons segmenté notre travail en quatre parties ayant pour objectifs (1) de comprendre la formation des biofilms de P. stuartii et leur réponse aux stress du milieu environnant ; (2) de décrire l’effet de la suppression ou la surexpression des porines ; (3) d’étudier à l’échelle moléculaire et atomique le comportement des porines isolées ; et (4) de développer des outils pour étudier les porines à l’échelle moléculaire au sein d’un biofilm de P. stuartii. / Biofilms, bacterial multicellular communities, are ubiquitous. Despite their importance to the ecosystem, they pose a threat to both industry and human health. The virulence of biofilms is mainly due to their high resistance to antibiotics, which makes their eradication virtually impossible. Thus, biofilms are involved in most chronic bacterial infections, causing each year more than 4,000 deaths in France. P. stuartii is a bacterium known for its ability to form biofilms in the human urinary tract. It is responsible for 10% of chronic nosocomial urinary infections and is described as the most resistant of its kind. Despite these facts, studies on this bacterium are rare, hampering the understanding of the mechanism of development and resistance of its biofilms and thus complicating the advancement of new therapies to fight, prevent or eradicate these infections. P. stuartii expresses at its outer membrane two porins, Omp-Pst1 and Omp-Pst2, which constitute 70% of the membrane protein content. These porins are the main conduit allowing the bacterium to communicate and exchange with its surrounding environment. Thus, porins are vital for the bacteria.To date, three publications are available that deal with these two porins, but none have explored their influence on the formation of bacterial biofilms. The work carried out during my thesis thus aimed to reduce the lack of knowledge about P. stuartii's biofilm and to unveil the role of porins in the establishment and resistance of these biofilms. For this, we have divided our work into four parts aiming at (1) understanding of P. stuartii's biofilms formation and their response to the stresses of the surrounding environment; (2) describing the effect of suppression or overexpression of porins; (3) studying the behavior of isolated porins on a molecular and atomic scale; and (4) developing tools for studying porins on a molecular scale within a biofilm of P. stuartii.

La mégaline est un récepteur endocytique multiligand essentiellement connu comme récepteur clé pour la réabsorption protéique rénale. Au cours du développement embryonnaire murin la mégaline a été impliquée dans le développement du prosencéphale et de l’œil mais la mortalité périnatale des souris Meg-/- empêche sone étude à des stades ultérieurs. Pour analyser le rôle de la mégaline dans le système visuel nous avons généré dans le laboratoire des souris conditionnelles FoxG1-Cre MegL/L.L’analyse phénotypique des souris mutantes montre que l’absence de la mégaline dans le neuroépithélium antérieur conduit à une augmentation anormale et progressive de la taille de l’œil accompagnée par un amincissement de la rétine et la diminution, entre autres, des cellules ganglionnaires. Ces observations immunomorphologiques suggèrent que les souris mutantes présentent des signes de myopie forte et sont confirmées par l’analyse ophtalmologique. Les analyses biochimiques des souris mutantes montrent que l’absence de mégaline entraine des modification dans la structure et la fonction du corps ciliaire, à l’origine de cet élongation excessive du globe oculaire. Les résultats obtenus montent que les souris Foxg1-Cre MegL/L sont le premier modèle génétique murin qui reproduit les caractéristiques de la myopie forte. L’élucidation des mécanismes physiopathologiques sous-jacents au développement de la myopie est un préalable indispensable à l’élaboration d’en éventuel traitement préventif, espoir pour les 0,5% à 2% de la population touchés par la cécité liée aux complications de la myopie forte. / Megalin is a large multiligand endocytic receptor essentially known as the key receptor for protein reabsorption in the renal proximal tubule. Murin megalin appears to be essential for early forebrain and eye development but the perinatal lethality of Meg-/- mice precludes further analysis. To study the implication of megalin in the formation of the eye we generated (in the laboratory ) FoxG1-Cre MegL/L mice lacking megalin specifically in the anterior neuroepithelium.The phenotypic analysis of these mice show that they suffer from an excessive and progressive eye growth associated with retinal thinning and a strong decrease of some retinal cell types including the ganglion cells. The immunomorphological studies suggest that the mutant mice are highly myopic which is confirmed by the ophtalmological analysis data. The biochemical analysis of these mutant mice shows that the absence of megalin causes structural and functional modifications in the ciliary epithelium, leading to the excessive elongation of the eyeball. These results show that the FoxG1-Cre MegL/L mice are the first murine genetic model recapitulating the characteristics of high myopia. The elucidation of underlying physiopathological mechanisms of high myopia development is essential for the elaboration of a preventive treatment, hope for 0,5 to 2% of the population suffering from blindness caused by the complications of high myopia.

Un défi majeur en cancérologie est le traitement des tumeurs mammaires dites triple-négatives (ER-, PR-, HER2-). Elles sont le plus souvent résistantes aux traitements conventionnels et présentent un haut risque de récidive. De plus, l’absence de cibles thérapeutiques ne permet pas le développement de thérapie spécifique. 78% de ces tumeurs expriment faiblement la claudine 1 et sont de très mauvais pronostic. Cette protéine est impliquée dans l'adhérence des cellules entre elles et pourrait jouer un rôle suppresseur de tumeur dans les cancers mammaires. Dans ce contexte, nous étudions si sa réexpression pourrait être une piste de traitement. Au laboratoire, nous avons développé des dérivés de la famille des thiazolidinediones (TZD) qui stimulent l’expression de la claudine 1 et induisent l’apoptose des cellules cancéreuses mammaires. Les objectifs de ma thèse ont consisté 1) à déterminer l’implication de la claudine 1 dans l’effet pro-apoptotique de ces composés 2) à l’étude de leurs mécanismes d’action 3) évaluer si l’expression de la claudine 1 pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses triple-négatives aux agents de chimiothérapie. Au cours de cette thèse, nous avons montré que la surexpression de la claudine 1 et le composé Δ2-TGZ induisent l’apoptose des cellules triple-négatives « claudin 1-low » MDA-MB-231 et Hs578T. De plus, la claudine 1 est impliquée dans l’effet pro-apoptotique de la Δ2-TGZ dans les cellules MDA-MB-231. Par ailleurs, nous avons démontré que les dérivés TGZ, la Δ2-TGZ et l’AB186, agissent de manière précoce en modifiant la morphologie des cellules suivie d’une réexpression de la claudine 1 membranaire et d’une inhibition de la migration cellulaire avant même d’induire la mort cellulaire par apoptose. De plus, la surexpression de la claudine 1 inhibe la migration cellulaire associée à la perte des fibres de stress et la formation des jonctions intercellulaires. Nous avons également montré que la réexpression de la claudine 1 sensibilise les cellules MDA-MB-231 à l’agent de chimiothérapie, le 5-FU. L’ensemble des résultats de thèse a permis de mieux comprendre le mécanisme d’action de la Δ2-TGZ et de l’AB186 sur les cellules cancéreuses mammaires mais aussi d’identifier la claudine 1 comme cible potentielle prometteuse dans les cellules triple-négatives « claudin 1-low » / A major challenge in oncology is the treatment of triple-negative breast cancer (ER-, PR-, HER2-) as no targeted therapy are available. These tumors present often a chemotherapy resistance and a higher relapse incidence. 78% of them do not express claudin 1 and display a poor prognosis. Claudin 1 is involved in cell-cell adhesion and may be a tumor suppressor gene in breast cancer. In this context, we study if claudin 1 re-expression could be a possible approach. In the laboratory, we developed derivatives thaziolidinediones (TZD) compounds, which increase claudin 1 expression and lead to apoptosis of breast cancer cells. The goals of my thesis is 1) to characterize the involvement of claudin 1 in their pro-apoptotic effect 2) to study their mechanism of action 3) to determine if claudin 1 could sensitize the TNBC cells to the chemotherapy agents. During my thesis, we showed that claudin 1 overexpression and the compound Δ2-TGZ induce apoptosis of TNBC « claudin 1-low » MDA-MB-231 and Hs578T cells. Claudin 1 is involved in the pro-apoptotic effect of Δ2-TGZ in MDA-MB-231 cells. Then, we demonstrated that Δ2-TGZ and AB186 lead to early action through a modification of cell morphology followed an expression of claudin 1 at the membrane and an inhibition of cell migration before the apoptosis process. In addition, claudin 1 overexpression decreases the cell migration through the loss of stress fibers and the formation of cell junctions. We showed that claudin 1 overexpression potentialize the pro-apoptotic effect of Δ2-TGZ in MDA-MB-231 cells. Finally, we observed that claudin 1 sensitize the MDA-MB-231 cells to 5-FU. In fine, our data allowed a better understanding of Δ2-TGZ and AB186 mechanism of action and identification of claudin 1 as a promising target in TNBC « claudin 1-low »

Une analyse génomique (Comparative Genomic Hybridization) a été réalisée sur une cohorte d’adénomes et de tumeurs coliques et a mis en évidence, parmi d’autres altérations, la délétion de la région 1p36.12 dans 23% des adénomes et 47% des carcinomes. Parmi les 15 gènes ayant une fonction connue retrouvés dans cette zone, le gène codant pour le facteur de transcription E2F2 a été retenu en raison de son implication dans des processus cellulaires clés. Une analyse de Kaplan- Meier a montré que la délétion de E2F2 est un facteur de bon pronostic de survie sans progression. Afin de mieux cerner l’implication des gènes ciblés par la micro-délétion en 1p36.12, une étude fonctionnelle in vitro et in vivo de la perte de fonction de E2F2 a été réalisée, et étendue à celle de ID3 dont le gène est le voisin direct de E2F2. Nos observations indiquent qu’in vivo, la perte d’E2F2 favorise la croissance tumorale et bloque le développement de métastases. Dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe de biochimiste du Pr Céline TARNUS (U.H.A.), une étude pilote a été réalisée pour prouver l’efficacité anti-tumorale de nouveaux inhibiteurs hautement sélectifs pour l’aminopeptidase N. / A genomic analysis (Comparative Genomic Hybridization) evidenced, among other chromosomic alterations, a microdeletion at 1p36.12 locus in 23% and 47% of colon adenomas and carcinomas, respectively. Among the 15 genes located in the deleted region, we focused on E2F2 gene involvedin various cellular processes. The Kaplan-Meier curve analysis showed that E2F2 deletion is associated with a better progression-free survival. To better understand the involvement of genes targeted by the microdeletion in colon tumors, we assessed the functional impact of the underexpression of E2F2 and of its direct neighbor gene ID3, coding for a dominant-negative repressor involved in cell differentiation. Our results indicated that E2F2 loss favors tumor growth and prevent metastatic spread. In collaboration with the biochemical team directed by the Pr Céline TARNUS, we started a pilotstudy to prove the anti-tumor potential of new chemical inhibitors highly selective of the aminopeptidase N.

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, Gα12 et Gα13, 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 Gα12 et Gα13 est faible. Nous avons aussi montré que Gα12, et non Gα13, 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 Gα12 comme un acteur non négligeable de la maladie de la mucoviscidose.

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.

Une analyse génomique (Comparative Genomic Hybridization) a été réalisée sur une cohorte d'adénomes et de tumeurs coliques et a mis en évidence, parmi d'autres altérations, la délétion de la région 1p36.12 dans 23% des adénomes et 47% des carcinomes. Parmi les 15 gènes ayant une fonction connue retrouvés dans cette zone, le gène codant pour le facteur de transcription E2F2 a été retenu en raison de son implication dans des processus cellulaires clés. Une analyse de Kaplan- Meier a montré que la délétion de E2F2 est un facteur de bon pronostic de survie sans progression. Afin de mieux cerner l'implication des gènes ciblés par la micro-délétion en 1p36.12, une étude fonctionnelle in vitro et in vivo de la perte de fonction de E2F2 a été réalisée, et étendue à celle de ID3 dont le gène est le voisin direct de E2F2. Nos observations indiquent qu'in vivo, la perte d'E2F2 favorise la croissance tumorale et bloque le développement de métastases. Dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de biochimiste du Pr Céline TARNUS (U.H.A.), une étude pilote a été réalisée pour prouver l'efficacité anti-tumorale de nouveaux inhibiteurs hautement sélectifs pour l'aminopeptidase N.

En parallèle à son rôle dans l’initiation de la cascade métastatique, la transition épithéliomésenchymateuse est capable de faciliter la transformation néoplasique par le biais de mécanismes encore indéfinis. Nous avons démontré que, comme SNAIL1 et SNAIL2, l’expression de SNAIL3 est réactivée de façon aberrante dans les cancers humains, en particulier dans les carcinomes mammaires, établissant un lien entre l’ensemble des membres de la famille SNAIL et la tumorigénèse. Expérimentalement, les trois protéines SNAIL induisent une EMT avec des efficacités différentes. Ce différentiel reflète leur capacité à protéger les cellules de l’anoikis et à favoriser la prolifération dans des conditions de faible adhérence en absence d’altération oncogénique. La réversion partielle du processus d’EMT en réponse à l’expression ectopique des protéines ST14/Matriptase ou de l’E-cadhérine inhibe le potentiel oncogénique des protéines SNAIL. Nous avons donc démontré que la perte de protéines responsables du maintien de l’intégrité de l’épithélium contribue à l’activité pro-tumorale des inducteurs d’EMT / Beyond its role in initiating the metastatic cascade, cell commitment to the epithelial-to-mesenchymal transition program has been shown to facilitate neoplastic transformation, the underlying mechanisms yet remaining elusive. We herein demonstrate that likewise SNAI1 and SNAI2, the expression of SNAI3 is aberrantly reactivated in human cancers, mainly in breast carcinomas, linking all members of the SNAIL family to tumorigenesis. Experimentally, the three SNAIL proteins trigger EMT with unequal efficiencies. This differential mirrors their ability to protect cells from anoikis and to sustain proliferation in low-adherent conditions in absence of an oncogenic insult. Partial reversion of the EMT-process, achieved through forced expression of the ST14/Matriptase or E-cadherin proteins, alleviates the SNAIL oncogenic potential. We thus demonstrate that loss of epithelial integrity gatekeepers contributes to the tumor promoting activity of embryonic EMT-inducers