Le cycle cellulaire eucaryote est caractérisé par des changements abrupts et dynamiques de la polarité cellulaire lorsque les chromosomes sont dupliqués et ségrégés. Ces évènements nécessitent une coordination entre la machinerie du cycle cellulaire et les régulateurs de la polarité. Les mécanismes qui contrôlent cette coordination ne sont pas totalement compris. Dans la levure S. cerevisiae, comme dans d’autres organismes eucaryotes, la GTPase Cdc42 joue un rôle important dans la régulation de la polarité cellulaire. En effet ses régulateurs constituent un module GTPase qui subit une phosphorylation dynamique, au cours du cycle cellulaire, par des kinases évolutivement conservées dont la Cycline-Dependent Kinase 1 (Cdk1) et la p21-Activated Kinase (PAK). Ces kinases et substrats pourraient relier la polarité et la progression dans le cycle cellulaire. En utilisant une approche in vitro, nous avons reconstitué la phospho-régulation du Guanine nucléotide Exchange Factor (GEF) de Cdc42, la protéine Cdc24. Nous avons identifié un possible mécanisme de régulation de la phosphorylation impliquant une protéine d’échafaudage qui augmente la phosphorylation de Cdc24 par la PAK et Cdk1. Cette phosphorylation accroit modérément l’affinité de Cdc24 pour cette même protéine d’échafaudage, Bem1. De plus, en testant les effets d’autres composants du module GTPase sur la phosphorylation de Cdc24, nous avons identifié un effet antagoniste pour une GTPase Activating Protein (GAP), Rga2. Cette protéine est présente dans le même complexe que Cdc24 et Bem1, les membres de ce complexe sont tous phosphorylés par Cdk1. Des mutants rga2 suggèrent que la phosphorylation que subie Rga2 inhibe son activité GAP. Nous proposons un modèle provisoire pour expliquer la présence de Rga2 dans ce complexe et l’inhibition qu’elle oppose à la phosphorylation de Cdc24. La présence de la protéine GAP dans le complexe pourrait être un mécanisme de contrôle de la phosphorylation de Cdc24 dans le but de déstabiliser son intéraction avec la protéine Bem1 en cas de mauvaise localisation du complexe. Par ailleurs, la PAK est activée par l’activité de Cdc42, nos résultats sont consistants avec un modèle dans lequel des signaux du cycle cellulaire engendreraient une auto-amplification de l’activation du module GTPase. Chez S. pombe, la croissance polarisée nécessite un gradient d’activation de Cdc42 dû à une ségrégation de GEF et de GAP. Dans ces travaux nous montrons que toutes les protéines GAPs de Cdc42 localisent aux sites de croissance au cours du cycle cellulaire. Ces localisations sont consistantes avec le besoin de cyclage de Cdc42 pour maintenir sa polarisation. Ces résultats suggèrent que la localisation des protéines GAP régulant Cdc42 chez S. cerevisiae semble différente de ce qui est connu chez S. pombe. / The eukaryotic cell cycle is characterized by abrupt and dynamic changes in cellular polarity as chromosomes are duplicated and segregated. Those dramatic cellular events require coordination between the cell cycle machinery and polarity regulators. The mechanisms underlying this coordination are not well understood. In the yeast S. cerevisiae, as in other eukaryotes, the GTPase Cdc42 plays an important role in the regulation of cell polarity. Cdc42 regulators constitute a GTPase module that undergoes dynamic phosphorylation during the cell cycle by conserved kinases including Cyclin-Dependent Kinase 1 (Cdk1) and p21-activated kinase (PAK). These kinases and substrates may link cell polarity to the cell cycle progression. Using in vitro approaches, we have reconstituted the phospho-regulation of the Cdc42 Guanine Nucleotide Exchange Factor (GEF), Cdc24. We have identified a possible mechanism of Cdc24 regulation involving a scaffold-dependent increase in Cdc24 phosphorylation by Pak and Cdk1. This phosphorylation moderately increases the affinity of Cdc24 for another GTPase module component, the scaffold Bem1. Moreover, by testing the effect of other GTPase module components on the phosphorylation of Cdc24, and thus on its interaction with the scaffold, we identified an antagonistic function for the GTPase Activating Protein (GAP) Rga2. Our in vivo data of rga2 mutants suggest that Rga2 phosphorylation by Cdk1 inhibits its GAP activity. We propose a tentative model to explain the inhibition of Cla4 by Rga2 and its presence in a complex containing Cdc24 and Bem1. The presence of the GAP protein in the complex may be a mechanism that reduces Cdc24 phosphorylation in case of a mistargetting of the complex in order to downregulate the GEF/Scaffold dimer. Since the PAK component of the GTPase module is itself activated by Cdc42 activity, our results are consistent with a model in which inputs from the cell cycle lead to auto-amplification of the Cdc42 GTPase module. In S. pombe, polarised growth requires a gradient of activation of Cdc42 due to GEF and GAP segregation. Here we show that all Cdc42 GAPs localise to the polarised site during the cell cycle. Those localisations are consistent with a requirement of Cdc42 cycling to maintain a polarity cap. Our results may suggest that Cdc42 GAPs localisations in S. cerevisiae are different from current knowledge in S. pombe.

Les étapes précoces du cycle réplicatif du VIH-1 sont assistées par des cofacteurs cellulaires dont la nature et la fonction restent mal connues. Nos travaux ont caractérisé la contribution de la protéine kinase dépendante de l'AMP cyclique (PKA), dans la cellule cible ou incorporée dans la particule virale VIH-1, dans les étapes post-entrée du cycle réplicatif. Les virus dépourvus d'activité PKA se caractérisent par un défaut de la synthèse de l'ADN proviral. En absence de Nef, la perte d'activité PKA associée aux particules VIH-1 induit une baisse plus modérée du pouvoir infectieux. En outre, le contournement des voies d'entrée classiques, par l'utilisation de particules pseudotypées, rend l'infectiosité indépendante de l'activité PKA. L'action de PKA s'exercerait donc au sein de la particule VIH-1 assemblée et impliquerait à la fois la protéine Nef et les voies de transport des complexes de transcription inverse au cours des étapes post-entrée. De plus, l'inhibition de l'activité PKA dans les cellules cibles entraîne également un défaut de synthèse de l'ADN proviral. Nos résultats indiquent que PKA agit comme un cofacteur de la transcription inverse. / The nature and function of cellular factors involved in post-entry steps of the HIV-1 life cycle are still poorly understood. We highlighted the role of cAMP-dependent protein kinase (PKA) in the early step of viral cycle, either as a host cellular protein in infected cells or as an incorporated protein into HIV-1 particles. PKA-deficient viruses failed to synthesize proviral DNA. In the absence of Nef, the loss of PKA activity associated to HIV-1 particles induces a minor diminution of infectiousness. Accordingly, VSV-G pseudotyped viruses, that use alternate entry pathway, exhibit full infectivity regardless of PKA deficiency. PKA action could therefore take place in the assembled HIV-1 particles, implying Nef protein and intracellular pathways of reverse transcription complexes. Moreover, the inhibition of PKA activity in target cells engenders a defective proviral DNA synthesis. Taken together, our data suggest that PKA may act as a cofactor required for HIV-1 reverse transcription.

Des mutations faux-sens au niveau du récepteur à activité tyrosine kinase FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) entrainent sa suractivation qui apporte des dysfonctions biologiques dans plusieurs maladies. L’achondroplasie, la forme la plus commune de chondrodysplasie liée à Fgfr3, est une maladie génétique rare, touchant 1 nouveau-né sur 20 000, caractérisée par des signes cliniques spécifiques : nanisme rhizomélique, membres courts, macrocéphalie, hypoplasie de l’étage moyen de la face, compression cervico-médullaire. L’activité anormale du récepteur induit des défauts de l’ossification endochondrale responsables du phénotype pathologique. Pendant longtemps le seul traitement pour cette maladie a été l’allongement chirurgical des membres, cependant au cours des dernières années de nombreux chercheurs ont développé des potentielles stratégies thérapeutiques basées sur des études moléculaires. L’objectif de ma thèse était d’évaluer une nouvelle approche thérapeutique pour l’achondroplasie. Une stratégie thérapeutique prometteuse prévoit l’utilisation de petits inhibiteurs chimiques, connus sous le nom d’inhibiteurs de tyrosine kinases, qui sont capables d’arrêter l’activité de FGFR3. J’ai estimé les effets d’un de ces composés, NVP-BGJ398, dans un modèle murin mimant le nanisme achondroplase (Fgfr3Y367C/+). Des expérimentations effectuées ont montré une amélioration des caractéristiques pathologiques dans les souris traitées avec NVP-BGJ398. Nous avons également examiné l’impact de la mutation activatrice de FGFR3 sur le développement mandibulaire. L’étude a reconnu un défaut dans la croissance mandibulaire chez l’homme et la souris atteints. En outre nous avons pu investiguer la croissance osseuse de la mandibule et corriger le défaut pathologique avec NVP-BGJ398. Enfin j’ai participé à des analyses moléculaires pour décrire comment trois mutations de FGFR3 localisées à la même position (Lys650) peuvent induire trois différents nanismes avec sévérité croissante. Les résultats ont fourni une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires pathologiques et pourront mener à des nouvelles cibles pour des approches thérapeutiques. / Missense mutations in the tyrosine kinase receptor FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) lead to its overactivation causing biological dysfunctions in several diseases. Achondroplasia, the most common Fgfr3-related chondrodysplasia, is a rare genetic disorder, affecting 1 in 20000 live births, characterized by particular clinical features: rhizomelic dwarfism, short limbs, macrocephaly, midface hypoplasia, cervicomedullary compression. The abnormal activity of the receptor induces endochondral ossification defects that are responsible for the pathological phenotype. For a long time the only treatment for this disease was the limb lengthening surgery, however in recent years several researchers have developed potential therapeutic strategies based on molecular studies. The objective of my thesis was to evaluate a novel therapeutic approach for achondroplasia. A promising therapeutic strategy involved the use of small chemical inhibitors, known as tyrosine kinase inhibitors, that are able to arrest the FGFR3 activity. I have assessed the effects of one of these compounds, NVP-BGJ398, in a mouse model mimicking the acondroplastic dwarfism (Fgfr3Y367C/+). The experiments performed showed an improvement of all pathological hallmarks in NVP-BGJ398 treated mice. We have also inspected the impact of the activating FGFR3 mutation on the mandibular development. The study established a defect in mandibular growth in both affected patients and mice. Furthermore we could investigate the mandibular bone growth and correct the pathological defect with NVP-BGJ398. Finally I have participated in molecular analyses to describe how three FGFR3 mutations at the same position could lead to three different dwarfisms with increasing severity. The results provided a better understanding of FGFR3 pathological molecular mechanisms and could lead to new targets for therapeutic approaches.

Die heterotetramere Proteinkinase CK2 nimmt aufgrund der großen Anzahl und Diversität ihrer Substrate, sowie aufgrund ihrer Eigenschaft Signalwege miteinander zu vernetzen eine Sonderstellung innerhalb der Kinasen ein. CK2 beeinflusst Proliferation, Differenzierung und Apoptose, Prozesse an denen auch Polyamine und der MAPK-Signalweg beteiligt sind. Eine vor kurzem durchgeführte Arbeit beschreibt die Bindung von CK2 an das Gerüstprotein KSR und die Verstärkung des MAPK-Signalwegs durch Phosphorylierung von Raf-Proteinen in Vertebraten. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass CK2 auch in Drosophila mit KSR interagiert und das einzige in Drosophila vorhandene Raf-Potein (DRaf) in vitro phosphoryliert. Im Gegensatz zur Phosphorylierung der humanen B-Raf und C-Raf Proteine an Serin 446 bzw. Serin 338 innerhalb der „negative charge regulatory region“ (N-Region), führten Kinasereaktionen und Massenspektrometrische Untersuchungen zur Identifizierung von Serin 11 als CK2 Phosphorylierungsstelle in DRaf, während ein zu Serin 446 in B-Raf äquivalentes Serin in der N-Region in Drosophila nicht durch CK2 phosphoryliert wird. Durch Überexpression von DRaf sowie von zwei DRaf-Varianten bei denen Serin 11 durch Alanin oder Aspartat substituiert wurde (DRafS11A und DRafS11D) konnte in Zellkulturexperimenten gezeigt werden, dass die Ladung an der Aminosäureposition 11 die Funktion von DRaf beeinflusst, wobei eine negative Ladung an dieser Stelle zur Phosphorylierung und Aktivierung der Effektorkinase Erk führt. Die Phosphorylierung durch CK2 ist unabhängig von regulatorischen Botenstoffen ("second messengers"), wird aber durch Bindung von Polyaminen moduliert. Intrazelluläre Polyamine entstammen zum grossen Teil dem zellulären Aminosäurekatabolismus und beeinflussen die Phosphorylierung von DRaf durch CK2 in vitro, wobei Spermin ein effizienter Inhibitor der Reaktion ist, während die Effekte von Putrescin und Spermidin gering sind. Auch in Drosophila Schneider S2 Zellen und in adulten weiblichen Fliegen hat Spermin einen inhibitorischen, CK2-abhängigen Effekt auf die Aktivierung von Erk. Ausserdem konnte gezeigt werden, dass Putrescin und Spermidin in der Lage sind die Aktivierung von Erk, im Vergleich zu Zellen die nur mit Spermin behandelt wurden, zu erhöhen. Das spricht dafür, dass die Phosphorylierung von DRaf und die davon abhängige Aktivierung von Erk durch CK2 von der Menge und Relation der verschiedenen Polyamine zueinander abhängt. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen den Schluss zu, dass der Polyaminmetabolismus über CK2 mit dem MAPK-Signalweg verknüpft ist. Nachdem Polyamine durch Aminosäurekatabolismus enstehen, kann auf diese Weise der MAPK-Signalweg in Abhängigkeit der Verfügbarkeit zellulärer Aminosäuren reguliert werden. Vorversuche zeigten eine Beeinflussung von Proliferation und Apoptose durch CK2 und Polyamine. Weitere Untersuchungen sind aber nötig um spezifische Einflüsse von Polyaminen und CK2 auf zelluläre Prozesse wie Proliferation, Differenzierung und Apoptose aufzudecken. / Because of its high number and diversity of substrates, as well as its ability to cross-link signalling pathways, the heterotetrameric protein kinase CK2 has an exceptional position within kinases. CK2 influences proliferation, differentiation and apoptosis, processes in which also polyamines and the MAPK-signalling pathway are involved. A recent publication delineates binding of CK2 to the scaffold protein KSR and the enhancement of the MAPK-signalling pathway by phosphorylation of Raf-proteins in vertebrates. In my thesis I could show that CK2 also interacts with KSR in Drosophila and phosphorylates the only existing Raf protein in Drosophila (DRaf) in vitro. In contrast to the phosphorylation of human B-Raf- and C-Raf-proteins on serine 446 respectively serine 338 within the "negative charge regulatory region" (N-region), kinase reactions and mass spectrometric analyses led to the identification of serine 11 as phosphorylation site in DRaf, whereas a serine in the N-region, which corresponds to serine 446 of B-Raf, is not phosphorylated by CK2 in Drosophila. In cell culture experiments overexpression of DRaf and two DRaf-variants, in which serine 11 was substituted by alanine or aspartate (DRafS11A and DRafS11D), revealed the charge at amino acid position 11 to affect the function of DRaf, with a negative charge leading to phosphorylation and activation of the effector kinase Erk. Phosphorylation by CK2 is independent of second messengers, whereas it is modified by binding of polyamines. Intracellular polyamines mainly derive from cellular amino acid catabolism and modulate the phosphorylation of DRaf by CK2 in vitro with spermine being an efficient inhibitor of the reaction, whereas the effects of putrescine and spermidine are minor. In Drosophila Schneider S2 cells and adult flies spermine inhibits the activation of Erk in a CK2-dependent way. Furthermore administration of putrescine and spermidine in combination with spermine leads to enhanced Erk activation in cells compared to cells that are treated with spermine. These results suggest that phosphorylation of DRaf and the subsequent activation of Erk by CK2 are dependent on the amount and relative concentrations of polyamines. Altogether the results of this work demonstrate a role for CK2 in linking polyamine metabolism to the MAPK-signalling pathway. Since polyamines derive from amino acid catabolism, the MAPK-signalling pathway can be regulated dependent on the availability of cellular amino acids. Preliminary experiments point to CK2- and polyamine-dependent effects on proliferation and apoptosis. Further investigations are necessary to reveal specific effects of polyamines and CK2 on cellular processes like proliferation, differentiation and apoptosis.

La tyrosine kinase cytoplasmique Src est un régulateur essentiel de la croissance et de l’adhésion cellulaires induites par de nombreux stimuli extracellulaires, dont les facteurs de croissance et certains composants de la matrice extracellulaire. La dérégulation de son activité catalytique lui confère des propriétés oncogéniques importantes conduisant à la formation de tumeurs agressives chez l’Homme. La plupart des connaissances actuelles sur sa régulation catalytique repose sur des données structurales de cristallographie qui ont révélé l’importance des interactions intramoléculaires SH2 et SH3-dépendantes dans le contrôle des conformations ouvertes et actives de Src. Les domaines SH3, SH2 et kinase de Src sont associés au domaine SH4 N-terminal d'ancrage à la membrane plasmique via un domaine unique (DU) flexible. Le rôle du DU dans la régulation de Src reste obscur car il est intrinsèquement désordonné et par conséquent, cette région n'a pas été incluse dans les analyses structurales originelles. L'analyse par RMN de l'extrémité N-terminale de Src a révélé une conformation partiellement structurée du DU par le contact de séquences peptidiques spécifiques avec les lipides membranaires et le domaine SH3 (Perez et al, 2013; Maffei et al, 2015). De plus, cette interaction est régulée par phosphorylation des Ser69 et Ser75 localisées à proximité de ce domaine. L’objectif de ma thèse était d’adresser la relevance biologique de ces données structurales en me focalisant sur le rôle d’une partie du DU identifiée comme importante par RMN. J’ai montré que l’inactivation de cette région par des mutations perte de fonction, diminue fortement la signalisation de Src dans les cellules non transformées humaines ainsi que ses propriétés tumorales dans les cellules cancéreuses colorectales métastatiques révélant la pertinence biomédicale du système. Des analyses de protéomique m’ont permis de révéler un mécanisme original par lequel cette région contrôle la capacité de Src à phosphoryler ses substrats. En conclusion, ces données confirment un rôle important du DU sur l'activité et la signalisation de Src et révèlent un rôle critique des domaines désordonnés dans les tumeurs chez l’Homme. L’inhibition de cette région unique par de petites molécules devrait conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cancer. / The membrane-anchored non-receptor tyrosine kinase Src is involved in numerous signal transduction pathways and hyperactive Src is a potent oncogene and driver of human metastasis. Most of our knowledge on Src kinase regulation relies on structural data, which revealed SH2 and SH3-dependent intramolecular interactions to control active conformations of the protein. The kinase, SH3 and SH2 domains of Src are attached to the membrane-anchored SH4 domain through the flexible unique domain (UD). The role of this UD remains obscure due to its intrinsically disordered properties for which reason it was not included in original structural analyses. Interestingly, membrane-associated intrinsic disordered domains are more prevalent among signaling and cancer-related proteins and they are thought to play critical roles in human disease. NMR analysis of Src N-terminus in the presence of lipids revealed a partially structured conformation of the UD through the contact of a small peptide sequence with membrane lipids and the SH3 domain of the protein (Perez et al, 2013; Maffei et al, 2015). This interaction was regulated by phosphorylation of Ser69 and Ser75 surrounded this central region. The aim of my thesis project was to assess the biological relevance of this structural data. Interestingly, I showed that expression of Src mutants with UD loss of function drastically affected Src activity and signaling in human non-transformed cells as well as Src oncogenic properties in metastatic colorectal cancer cells. This highlights the biomedical relevance of the system. Further proteomic analysis revealed an unsuspected mechanism by which this region controls the Src capacity to phosphorylate specific substrates involved in cancer cell activity. These data support a previously unrecognized important role of the UD on Src activity and signaling and reveals a critical role of intrinsic disordered domains in the regulation of kinase signaling in human disease. Targeting this unique region by small molecules may be of therapeutic value in human cancer.

5 mutations responsables de retard mental ont été identifiées dans le gène p21-activated kinase 3 (pak3). Nous avons récemment identifiés dans pak3 deux exons alternatifs très conservés appelés b et c. Ainsi, en plus du variants PAK3a (dépourvu des inserts b ou c), le gène pak3 code pour 3 nouveaux variants d’épissage PAK3b, PAK3c et PAK3cb qui sont constitutivement actifs et insensibles aux GTPases. De plus, contrairement à PAK1 et PAK3a, leur domaine d’auto-inhibition est incapable d’inhiber un domaine kinase. Ainsi, le but de ce projet était de comprendre le mécanisme de régulation de la kinase PAK3. Un modèle de régulation a récemment été proposé dans lequel PAK1 forme des homodimères pouvant être dissociés par les GTPases, permettant ainsi l’activation de la kinase. En se basant sur ces observations j’ai cherché à identifier les dimères PAK3 et j’ai montré que les kinases PAK3a, b, c et cb forment préférentiellement des hétérodimères avec PAK1. J’ai démontré l’existence de ces dimères dans le cerveau et j’ai mis en évidence que ces hétérodimères permettent à chaque monomère de réguler l’activité kinase de son partenaire in vitro. Ce travail permet de proposer un modèle de régulation symétrique pour PAK3a qui forme des hétérodimères avec PAK1 et un nouveau modèle de régulation asymétrique pour les variants d’épissage, également basé sur leur hétérodimérisation avec PAK1. Mes résultats montrant une corégulation des kinases PAK neuronales suggèrent d'une part que leur activation puisse être synchronisée et d'autre part que dans certaines situations physiopathologiques (Cancer et maladies neurologiques) leur dérèglement puissent interférer. / 5 mutations responsible for mental retardation have been identified in p21-activated kinase 3 (pak3) gene. We recently identified in pak3, two highly conserved alternative exons called b and c. In addition to the classical PAK3a variant (without any alternative exon), the pak3 gene encodes 3 new splice variants PAK3b, PAK3c and PAK3cb which are constitutively active and insensitive to GTPase activation. Moreover, unlike PAK1 or PAK3a, their autoinhibitory domain is unable to inhibit a kinase domain. The aim of this project was to understand how PAK3 regulation occurs. A model of regulation was recently proposed in which PAK1 forms homodimers that can be dissociated through GTPase binding, leading to kinase activation. Given these observations, I searched to identify PAK3 dimers and I showed that PAK3a, b, c and cb preferentially form heterodimers with PAK1. I demonstrated the existence of such dimers in the brain and that the different heterodimers allow each monomer to regulate the kinase activity of its partner. Through this study, I propose a symmetric regulation model for PAK3a which heterodimerizes with PAK1 and a new asymmetric regulation model for splice variants, also based on heterodimerization with PAK1. My results showing a co-regulation of neuronal PAK kinases suggest that their activation may be synchronized but also that, in some physiopathological situations (cancers and neurologic diseases), their misregulation may interfere.

Whilst progress has been made in reducing mortality in some cancers, mortality rates remain high in many cancers and there is a need to develop novel therapeutic strategies. In this thesis, various pharmacological strategies designed to enhance the activity of existing therapeutic drugs were evaluated. Cancer cells are dependent upon aerobic glycolysis (the Warburg effect) and glutamine uptake. Using clinically approved tyrosine kinase inhibitors and Bortezomib, significant enhancement of chemosensitivity was observed when used in combination with inhibitors of lactate dehydrogenase (Gossypol) and pyruvate kinase dehydrogenase (Dichloroacetate). In contrast, depletion of glutamine from media had to be extensive in order to induce cell death and cell death only occurred after prolonged exposure to glutamine-deprived conditions. This suggests that glutamine depletion strategies alone are unlikely to be successful but may be useful in combination with other agents targeting glutamine addiction in cancer cells. Finally, Temozolomide (TMZ) is an important drug in the treatment of glioblastomas but its activity is reduced by resistance mechanisms including O6 methyl guanine methyltransferase (MGMT) and mismatch repair (MMR). This thesis has identified analogues of TMZ (EA02-45, EA02-59, EA02-64 and EA02-65) that are MGMT and MMR independent in terms of inducing cell kill in vitro. These compounds are promising leads for future development. In conclusion, this thesis has demonstrated that interfering with the metabolic phenotype of cancer can enhance the activity of existing drugs and identified novel analogues of TMZ that circumvent drug resistance mechanisms that hamper the efficacy of TMZ.

Pas de résumé en français disponible. / Pas de résumé disponible.

Le mélanome est un cancer de la peau agressif et au mauvais pronostic. Si de nouvelles solutions thérapeutiques efficaces ont été développées, les taux de réponses sont variables et transitoires. Découvrir de nouveaux mécanismes oncogéniques dans cette pathologie reste donc nécessaire. Durant mes travaux, j’ai pu démontrer que la protéine tyrosine-kinase FES est exprimée dans les mélanocytes normaux. Cette expression est largement perdue dans un panel de lignées cellulaires de mélanome, au niveau protéique et transcriptionnel ainsi que dans des cultures primaires d’échantillons de patients. La perte de FES est due à une hyper-méthylation de son promoteur et est réversible. En ré-exprimant FES de manière stable dans deux lignées cellulaires de mélanomes, j’ai montré que cette réexpression entraînait une diminution des capacités oncogéniques des cellules. De plus, en analysant les données d’une cohorte de mélanomes (TCGA), j’ai pu établir qu’une diminution importante ou une perte d’expression de FES se retrouve dans près de 40% des patients, et qu’elle est corrélée à une hyper-méthylation du gène FES. Les patients ayant une faible expression de FES présentent un moins bon pronostic soulignant l’importance de ce phénomène. Enfin, en croisant un modèle murin déficient pour le gène Fes avec un modèle de mélanome, nous observons que les tumeurs sous fond Fes KO sont plus prolifératives et plus volumineuses.Ainsi, par des analyses in vitro, sur des données de patients ou en croisant des modèles murins, j’ai pu démontrer que FES est exprimée au niveau des mélanocytes normaux et y exerce un rôle de suppresseur de tumeur. / Among skin cancers, melanoma is the most aggressive and has the worst prognosis. In the last years, new therapeutic tools have been developed but responses differ between patients and are often transient due to resistance mechanisms. This highlights the need to improve understanding of molecular mechanisms of the disease. During my thesis, I have shown for the first time that FES tyrosine kinase is expressed in normal melanocytes, and that its expression is lost at the protein and RNA levels in most melanoma cell lines. The same result is observed in a panel of 12 patients’ short-term cultures. The lack of expression is due to FES promoter hyper-methylation and can be reverted using a hypomethylating agent. By restoring FES expression in two melanoma cell lines, I observe a decrease of oncogenic properties of the cells. Moreover, the analysis of the TCGA data on melanoma indicate that FES expression is strongly decreased or lost in about 40% of patients, and that this loss of expression is correlated with FES promoter methylation. Importantly, patients with low level of FES mRNA have poor prognosis compared to FES expressing patients. Finally, Fes knock-out mice crossed with an inducible melanoma mouse model indicate that tumors proliferation and size are more important under a Fes KO background.In conclusion, by using melanoma cells in vitro, data from melanoma patients and mouse models, I have demonstrated that FES is expressed in normal melanocytes and clearly plays a tumor suppressor role.in melanoma.

In der vorliegenden Arbeit wurden ausgehend von HIV-1 basierten Minigenkonstrukten und der proviralen NL4-3 DNA die Einflüsse der PI3K Signalwegmodulation auf das alternative Spleißen der HIV-1 prä-mRNA sowie auf die Virus Replikation untersucht. Mittels RT-PCR Analysen konnte gezeigt werden, dass die PI3K Inhibition im Falle der HIV-1 basierten Minigenkonstrukte in einer erhöhten Abundanz ungespleißter bzw. intronhaltiger mRNAs resultierte, während im Kontext des Virus die Induktion alternativer Tat Transkriptvarianten nachgewiesen werden konnte. Als Folge der Inhibition des PI3K Signalwegs kam es zu einem vermehrten Einschluss der HIV-1 Leader Exone2/2b und 3. Da der Einschluss dieser Exone durch die hnRNP A/B- und F/H-abhängigen Silencer Elemente ESSV und GI2-1 negativ reguliert wird, wurde vermutet, dass die PI3K Inhibition mit der Funktionalität dieser spleißregulatorischen Aktivität interferiert. Unterstützt wurde diese Hypothese durch Replikationsexperimente mit ESSV und GI2-1 Mutanten in Gegenwart und Abwesenheit des PI3K-Inhibitors. Zusätzlich wurde auch der Einfluss des Inhibitors unter Überexpressionsbedingungen von hnRNP H auf das alternative HIV-1 Spleißen analysiert. In dieser Arbeit konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die PI3K Inhibition ein verändertes hnRNP H Spleißmuster bedingt sowie die SR-Protein Phosphorylierung und Expression beeinflusst. Des Weiteren war es im Verlauf der vorliegenden Arbeit möglich, eine Interferenz der PI3K Modulation mit der Virus Replikation nachzuweisen. Die Überexpression der aktivierten Akt-Kinase lies hier nur eine sehr geringe Virus Produktion zu während die PI3K Inhibition diese auf ca. die Hälfte reduzierte. Weiterführende Experimente zeigten, dass die Überexpression der aktivierten Akt-Kinase den nuklearen Export Rev-abhängiger HIV-1 mRNAs zu blockieren scheint. Darüber hinaus beeinflusste die PI3K Inhibition neben dem alternativen HIV-1 Spleißen auch die virale Transkription sowie die zelluläre Translation. Zusammen könnten diese Effekte die reduzierte virale Replikation erklären. Der PI3K Signalweg spielt somit eine zentrale Rolle bei dem alternativen HIV-1 Spleißen und der viralen Replikation und bietet so die Möglichkeit der Entwicklung neuer Ansätze einer antiviralen Therapie. / In this thesis outgoing from HIV-1 based minigenes and the proviral NL4-3 DNA the influences of the PI3K signaling modulation on the alternative HIV-1 pre-mRNA splicing and also the viral replication were investigated. By performing RT-PCR analysis it could be shown that in the case of the minigene experiments the PI3K inhibition displayed an increased amount of unspliced or intron containing mRNAs, while the production of alternative Tat variants was demonstrated in the context of the virus. As a result of the PI3K inhibition an increased inclusion of the HIV-1 leader exons2/2b and 3 was observed. Because the inclusion of these exons is negatively regulated by the hnRNP H/F- and hnRNP A/B-dependent silencere elements ESSV and GI2-1, it was suggested that the PI3K inhibition interferes with the functionality of this splicing regulatory activity. Replication experiments either with GI2-1 or ESSV mutants in the presence or absence of the PI3K-Inhibitior supported this hypothesis. In addition, the influence of the inhibitor on the alternative HIV-1 splicing was analyzed under hnRNP H overexpression conditions. Furthermore, it was shown that the hnRNP H splicing pattern as well as the SR-protein phosphorylation and expression were altered as a consequence of the PI3K inhibition. During this thesis an interference of the PI3K modulation with the viral replication was also shown. The overexpression of the activated Akt kinase nearly prevented viral production while the PI3K inhibition reduced viral production by half. In further experiments it was shown that the overexpression of the activated Akt kinase seems to block the nuclear export of Rev-dependent HIV-1 mRNAs. In addition, beside the effect on the viral splicing pattern the PI3K inhibition also showed an influence on the viral transcription and the cellular translation suggesting that the sum of all these effects could contribute to the reduced virus production. These findings demonstrate that the PI3K signaling pathway has indeed a central influence on the alternative HIV-1 splicing as well as on the viral replication and may offer a new approach for antiviral therapy.