Thèse de doctorat : Sciences de la Vie et de la Santé. Biophysique : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 16 p.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. [189]-204. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 100-109. Publié aussi en version électronique.

Le CD95 appartient à la famille du TNF-R. Il est capable de déclencher un signal apoptotique et joue un rôle prépondérant dans le maintien de l’homéostasie du système immunitaire et dans l’élimination de cellules infectées ou transformées. Suite à la fixation de son ligand le CD95L ou d’un anticorps agoniste, le CD95 recrute la protéine FADD, qui à son tour agrège les caspases initiatrices (i.e., caspase -8 et -10). Le complexe formé par le CD95, FADD et les caspases -8/10 est appelé DISC, pour Deah Inducing Signaling Complex. Une fois le DISC formé, l’agrégation des caspases initiatrices entraîne leur activation, et la mort de la cellule par apoptose. Ce signal médié par CD95, peut être modulé par la distribution ou l’exclusion du récepteur vis à vis des microdomaines membranaires ou radeaux lipidiques. Ces domaines de la membrane plasmique sont des structures membranaires enrichies en sphingolipides et cholestérol. La relocalisation de CD95 dans ces radeaux lipidiques permet d’amplifier le signal de mort. L’activation de la voie phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt, est connue pour sa capacité à protéger les cellules tumorales du signal apoptotique médié par CD95, et à induire des mouvements latéraux de CD95 à la membrane. Nos travaux montrent que l’inhibition de la voie PI3K/Akt induit i) la relocalisation du CD95 dans les microdomaines et ii) l’induction du signal apoptotique CD95 indépendamment de la présence du ligand CD95L. Ainsi, nous mettons en évidence que la voie PI3K/Akt est capable d’augmenter le seuil d’activation du signal CD95 en agissant en amont de la formation du DISC ou de l’interaction CD95/CD95L, en maintenant le récepteur exclu des microdomaines. / CD95 belongs to the TNF-R superfamily, and it triggers an apoptotic signal. CD95 plays a key role in homeostasis of the immune system and in the elimination of infected and transformed cells. Upon CD95L binding, CD95 recruits FADD, which in turn aggregates initiator caspases (i.e., caspase-8 and -10). The complex CD95, FADD and caspase-8/10 is called DISC for Death Inducing Signaling Complex. At the DISC level, caspase aggregation leads to their activation and death of the cells through apoptosis. The CD95-mediated apoptotic signal is modulated by microdomains, or lipid rafts, which are plasma membrane sub-domains enriched in sphygolipids and cholesterol. Thereby, partition of CD95 into lipid rafts promotes the apoptotic signal. Activation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt signaling pathway is known to prevent the CD95-mediated apoptotic signal in malignant cells, and to control lateral mobility of CD95 at the plasma membrane. Herein, we showed that inhibition of PI3K signal induced i) the distribution of CD95 into lipid rafts and ii) the subsequent induction of the CD95-mediated apoptotic signal through a CD95L independent manner. In conclusion, we pinpointed that PI3K/Akt signaling pathway inhibits the CD95 signal by acting upstream DISC formation and even upstream the CD95-CD95L interaction through the exclusion of the death receptor from the microdomains.

Il est maintenant reconnu que la ségrégation latérale des composants de la membrane plasmique, ou compartimentation membranaire, joue un rôle important dans la régulation de la fonction de nombreuses protéines membranaires. Les tétraspanines constituent une famille de protéines intégrales à quatre régions transmembranaires possédant une capacité unique à s’associer entre elles et avec des nombreuses autres molécules de surface pour former un réseau d'interactions moléculaires, le « tetraspanins web ». Il a été proposé que via l’organisation de ce réseau, les tétraspanines joueraient un rôle dans la compartimentation membranaire des protéines auxquelles elles s’associent. Elles jouent également un rôle dans la compartimentation cellulaire en contrôlant le trafic de certaines des protéines associées. Le laboratoire a précédemment démontré que six tétraspanines conservées (Tspan5, 10, 14, 15, 17 et 33) de la sous-Famille des TspanC8 (caractérisées par la présence de huit cystéines dans le grand domaine extracellulaire) interagissent directement avec la métalloprotéase ADAM10 et régulent sa sortie du réticulum endoplasmique. Cette protéase ancrée à la membrane est responsable du clivage protéolytique de l'ectodomaine de diverses molécules de surface et est indispensable pour l'activation de la voie de signalisation NOTCH. Nous démontrons que Tspan5 et Tspan14 sont des régulateurs positifs de la voie de signalisation Notch et que Tspan15 est un régulateur négatif, agissant en amont de la γ-Sécrétase. Cette régulation négative est associée à un changement d’environnement membranaire ainsi qu’à une dynamique différente d’ADAM10 comme le montre un suivi de la protéase à l’échelle de la molécule unique. Par ailleurs, l’analyse par spectrométrie de masse quantitative a montré que la capacité d’ADAM10 à s’associer à des composants connus du réseau de tétraspanines était influencée par son interaction avec ces tétraspanines. Enfin, nous avons identifié une région de la cellule enrichie en CD9 qui contenait également ADAM10 lorsque Tspan5 est exprimée, mais ce n’est pas le cas avec Tspan15. Cette étude démontre que les différentes TspanC8 influencent différemment la capacité d’ADAM10 à cliver certains de ses substrats et illustre la capacité des tétraspanines à réguler l’activité de leurs protéines partenaires en contrôlant leur compartimentation membranaire. / It is now recognized that the lateral segregation of components of the plasma membrane or membrane compartmentalization, play an important role in the regulation of many membrane proteins functions. Tetraspanins are a family of integral membrane proteins with four transmembrane domains with a unique ability to associate with one another and with many other surface molecules to organize a molecular interactions network, the “tetraspanins web”. It was suggested that via the organization of this network, the tetraspanin play a role in membrane compartmentalization of proteins to which they associate. Tetraspanins also play a role in cellular compartmentalization by controlling the trafficking of some associated proteins. In the lab, it has been shown that six conserved tetraspanin (Tspan5, 10, 14, 15, 17 et 33) of the TspanC8 subgroup (characterized by the presence of eight cysteines in the large extracellular domain) interact directly with the metalloproteinase ADAM10 et mediates its exit from the endoplasmic reticulum. This membrane-Anchored metalloprotease mediated ectodomain shedding of various integral molecules and is essential for Notch signaling pathway activation. We demonstrate that both Tspan5 and Tspan14 are positive regulators of Notch signaling pathway, whereas Tspan15 appears as negative regulator, acting in upstream γ-Secretase. This downregulation is associated with a modification of membrane environment as well as different dynamics of ADAM10, as shown by monitoring of protease using single molecule tracking. Furthermore, quantitative mass spectrometry analysis revealed that ADAM10 ability to associate with known components of “tetraspanin web” was influenced by its interaction with these tetraspanins. Finally, we have identified a CD9 enriched cell area which also contained ADAM10 when Tspan5 is expressed but not with Tspan15.This study demonstrates that different TspanC8 influence differently the ADAM10 ability to cleave some of its substrates and illustrate the ability of tetraspanins to regulate the activity of their proteins partners by controlling their membrane compartmentalization.

Thèse doctorat : Biochimie : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 210-250.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 126-136. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La membrane est aujourd'hui perçue comme une mosaïque de micro-domaines membranaires, ou « lipid rafts ». Ces domaines sont moins fluides que le reste de la membrane, car ils sont enrichis en cholestérol et en sphingolipides à longues chaînes saturées. Ils comportent peu de protéines, mais plusieurs de celles-ci sont impliquées dans la signalisation cellulaire. C'est pour cette raison que les « rafts » sont considérés comme des plates-formes de signalisation cellulaire. Les investigations réalisées sur les « rafts » au niveau des gamètes femelles ont essentiellement été pratiquées sur les œufs de Xenopus, mais chez les mammifères presque rien n'a encore été démontré quant à la présence et surtout à la fonctionnalité des « rafts » dans les ovocytes et autres cellules du follicule ovarien. Ce mémoire présente une étude des « lipid rafts » des ovocytes, des cellules de la granulosa et des complexes ovocyte-cumulus porcins. / Nowadays, plasma membrane is perceived as a mosaic of micro-domains called lipid rafts. Because of their enrichment in cholesterol and sphingolipids, these domains are less fluid than the bulk membrane. Only a few proteins partition into lipid rafts, but most of these are implicated in cell signalling. For this reason, lipid rafts are considered as platforms for cell signalling. Most of the investigations performed on female gametes were realised on Xenopus eggs, but not much as been done yet to assess the presence and especially the functionality of lipid rafts of the oocytes and other cell types of the mammalian ovarian follicle. The present study investigates the presence and the functionality of lipid rafts in porcine oocytes, granulosa cells and cumulus-oocyte complex.

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L'objectif de ce travail a été de comprendre comment les canaux ioniques sont adressés, organisés et régulés dans des domaines spécialisés de la membrane plasmique des cardiomyocytes. Parmi les partenaires des canaux, les protéines MAGUK (Membrane Associated GUanylate Kinase) sont spécialisées dans l'ancrage, l'agrégation et la formation de complexes macromoléculaires à la membrane. J'ai caractérisé pour la première fois au niveau cardiaque une de ces protéines MAGUK, la protéine CASK. CASK est localisée à la membrane latérale des cardiomyocytes et exclue des disques intercalaires, zones de conduction privilégiée dans l'axe longitudinal. À la membrane latérale, la protéine CASK est exprimée au sein du complexe costamérique dystrophine/glycoprotéines. L'inhibition de CASK entraîne l'augmentation du courant sodique INa dans les HEK293 et les myocytes cardiaques. Dans les HEK293, la microscopie à onde évanescente (TIRF) et des expériences de biotinylation ont mis en évidence que cette augmentation du courant INa est associée à une augmentation du nombre de canaux NaV1.5 à la membrane. La microscopie de conductance ionique (SICM) couplée au patch clamp en configuration cellule attachée a permis de montrer que CASK retient les canaux sodiques au niveau des crêtes et prévient leur agrégation en clusters dans les T-tubules. Enfin, l'inhibition de CASK in vivo par une stratégie reposant sur l'utilisation de virus adéno-associés (AAV) est responsable d'un allongement de la durée de dépolarisation ventriculaire et de l'apparition d'une cardiopathie dilatée. / The aim of the thesis was to understand how ion channels are addressed, organized and regulated in specialized domains of the plasma membrane of cardiac myocytes. Among these partners, the MAGUK proteins (Membrane Associated GUanylate Kinase) are specialized in anchoring, aggregation and clustering of macromolecular complexes at the plasma membrane. In particular, characterized for the first time at the level of the hearth, one of these MAGUK proteins is the CASK protein. CASK is localized at the lateral membrane of cardiomyocytes, but excluded from intercalated disks which are privilege zones of the longitudinal axial conduction. At the lateral membrane, CASK protein is expressed among the costameric dystrophin/glycoproteins complex. CASK inhibition leads to the increase in sodium current density in HEK293 cells and in cardiomyocytes. In HEK293, evanescent wave microscopy (TIRF) and biotinylation experiments pointed out that the INa increase is associated to an increase in the number of NaV1.5 channels at the plasma membrane. Scanning ion conductance microscopy (SICM) coupled to cell-attached patch-clamp has demonstrated that CASK holds together sodium channels at the crest level and prevents their aggregation into clusters in the T-tubules. Finally, inhibition of CASK, in vivo, using an adeno-associated virus strategy resulted to an increase in duration of ventricular depolarization and to the appearance of dilated cardiomyopathy.