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Etude théorique des processus ionisants induits par impact d'ions sur des molécules d'intérêt biologique : application au développement d'une simulation Monte Carlo de suivi de protons dans la matière biologique / Theoretical study of ionizing processes induced by ion impact on biological molecules : application to the development of a Monte Carlo simulation of protons in biological materialLekadir, Hacène 15 November 2010 (has links)
La compréhension et la maitrise des effets de particules chargées, notamment des ions, sur la matière biologique sont aujourd’hui un enjeu majeur pour la communauté scientifique. Que ce soit d’un point de vue thérapeutique (pour la radiothérapie) ou préventif (mesure des risques encourus par des personnes soumises à des rayonnements : astronautes dans l’espace…) il est aujourd’hui essentiel de décrire avec finesse les processus ionisants impliqués dans le ralentissement des particules chargées dans la matière vivante. Ainsi, le docteur Robert Wilson est le premier, dès 1946, à avoir montré les effets positifs des protons en radiothérapie et leur potentiel thérapeutique particulier. Depuis, les ions légers comme le proton ou les ions carbone, sont de plus en plus utilisés dans le cadre d’approches thérapeutiques telles que les traitements anticancéreux. Nous développons dans le cadre de cette une simulation Monte Carlo pour modéliser le transport et les effets des ions dans la matière biologique. Au préalable, nous présentons un travail approfondi sur les interactions induites par des ions multichargés sur le milieu biologique afin d’établir les données (en termes de probabilités d’interaction nommées sections efficaces) indispensables à toute simulation Monte Carlo. Dans notre travail, le milieu biologique est représenté d’une part par de l’eau en phase vapeur et d’autre part par l’ADN. Nous étudions ainsi les effets induits par le passage de protons dans l’eau et dans l’ADN, ce qui est une approche originale et nouvelle du transport de particules chargées dans la matière, en évaluant notamment l’influence de la représentation du milieu biologique et des modèles d’interaction que nous retenons dans notre simulation. / The understanding of the effects of charged particles, including ions, in biological matter is a major challenge for the scientific community. Whether a therapeutic standpoint (for radiotherapy) or preventive (measure of risk to persons subjected to radiation: astronauts in space ...) it is now essential to describe with finesse all the ionizing processes involved in slowing down of charged particles in living matter. Thus, Dr. Robert Wilson was the first, in 1946, to have shown the positive effects of proton radiation therapy and their potential therapeutic. Since then, the light ions like protons or carbon ions, are used in therapeutic approaches such as anticancer treatments.In this work, We develop a Monte Carlo simulation to model the transport and effects of ions in biological material. Beforehand, we present a detailed work on the interactions induced by multicharged ions on the biological environment to compile the data (in terms of probabilities of interaction cross sections named) essential to any simulation Monte Carlo. In our work, the biological environment is represented partly by water vapor and also by DNA. We study the effects induced by the passage of protons in water and in DNA, which is an original and new transport of charged particles in matter, in particular assessing the influence of the representation of the biological and interaction models that we use in our simulation.
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Double ionisation de la molécule d'eau par impact d'électrons / Double ionization of water molecule by electron impactOubaziz, Dahbia 21 October 2011 (has links)
Lors de ce travail de thèse, les mécanismes de double ionisation d’une molécule d’eau bien orientée dans l’espace par impact électronique ont été étudiés. Des sections efficaces cinq et quatre fois différentielles en angle ont été calculées et analysées en géométrie coplanaire. L’étude théorique a été effectuée en utilisant l’approximation de Born au premier ordre où l’état initial est décrit au moyen des fonctions d’ondes mono-centrique. Les contributions de chaque état final au processus de double ionisation, c’est-à-dire, les électrons de la cible sont éjectés d’une même orbitale moléculaire et/ou de deux orbitales différentes, ont été étudiées et comparées en terme de forme et d’amplitude. L’effet d’orientation de la molécule cible sur les sections efficaces quintuplement différentielles est clairement observé pour le processus (e, 3-1e) ainsi que celui de (e, 3e). En outre, pour les orientations particulières étudiées, nous avons identifié les différents mécanismes responsables de la double ionisation de la molécule d’eau, à savoir, le mécanisme Shake Off ainsi que le mécanisme à deux étapes TS1 / In this work, double ionization mechanisms of oriented water molecules by electron impact have been studied. Five and forth fold differential cross sections in angle have been calculated and analyzed in a coplanar geometry. The theoretical investigation is performed within the first born approximation by describing the initial molecular state by means of single-center wave functions. The contributions of each final state to the double-ionization process, i.e., with target electrons ejected from similar and/or different molecular subshells, are studied and compared in terms of shape and magnitude. Strong dependence of the fivefold differential cross sections on the molecular target orientation is clearly observed in (e, 3-1e) as well as (e, 3e) channels. Furthermore, for the particular target orientations investigated, different mechanisms involved in the double ionization of water molecule, namely, the direct shake-off process as well as the two-step1 process
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Conception de nouveaux matériaux moléculaires pour l'élaboration de cellules photovoltaïques hybrides de type p à colorantFarre, Yoann 21 October 2016 (has links)
Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif de contribuer au développement des cellules photovoltaïques hybrides employant un colorant organique pour sensibiliser un semi-conducteur de type p (NiO). Ces travaux de recherche ont porté sur la synthèse, l’étude théorique par des calculs DFT, les caractérisations physico-chimiques (absorption, émission, électrochimie et spectro-électrochimie) et les mesures photovoltaïques de sensibilisateurs innovants. Des modulations de structures sur la base du motif dicétopyrrolopyrrole (DPP) ont permis d’étudier l’influence d’une entité électrodonneuse ainsi que le rôle crucial de différents groupes électroaccepteurs sur la durée de vie de l’état à charges séparées (NiO+/colorant-) et sur les performances photovoltaïques. L’intensification et l’élargissement des bandes d’absorption de nouveaux colorants fondés sur cette même famille de sensibilisateur (DPP) ont accru considérablement la densité de courant. L’étude de nouveaux matériaux organiques de type donneur-accepteur et l’application d’une stratégie employant deux groupes accepteurs successifs de forces croissantes ont été réalisées. Cette partie a mis en lumière la nécessité de développer de nouveaux groupes électrodonneurs et fonctions d’ancrage mieux adaptées aux p-DSSC. Cette problématique a été abordée par la conception de colorants de type pérylène-monoimide dont la structure varie uniquement par la nature de la fonction d’ancrage. Ces colorants ont été testés dans des cellules sur des cathodes poreuses de NiO et de CuGaO2 et ont pu montrer que la fonction hydroxyquinoline conduit à des performances photovoltaïques supérieures à la fonction acide carboxylique. / This thesis aims at contributing to the development of dye sensitized solar cells (DSSC) that are based on an organic dye and a p-type semi-conductor as photocathode such as NiO. In this context, these studies focus on the synthesis, the theoretical study by DFT calculations, the physicochemical characterizations (absorption and emission spectra, electrochemistry and spectroelectrochemistry) and photovoltaic characterizations of these innovative sensitizers. Structure modulations on a diketopyrrolopyrrole dye (DPP) investigate the influence of an electron-donating group and the crucial role of different electron-withdrawing groups on the lifetime of the charge separation state (NiO+/dye-) and on the photovoltaic performances. Enhancement and broadening of the absorption bands with new sensitizers have enabled to considerably increase the photocurrent density and to reach among the highest values reported in the literature with the best dyes. Synthesis of new organic push-pull dyes and the application of a strategy using two successive electron-withdrawing groups of growing strengths have been realized. This part highlights the necessity to develop new electron-donating and anchoring groups for p-type dye sensitized solar cells. This point issue was investigated in the final chapter of this thesis by the design of new perylene monoimide sensitizers, whose structures only differ by the nature of the anchoring group (CO2H, acac, PO3H2, hydroxyquinoline…). These dyes were investigated in DSSCs with porous cathode made of NiO or CuGaO2. It was shown that the binding group hydroxyquinoline gives higher photovoltaic performances than the classical carboxylic acid group.
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Étude par STM et NC-AFM des mécanismes de charge de molécules individuelles sur substrats isolants / Study by STM and NC-AFM of the charge mechanisms of molecules deposited on insulating substratesArdhuin, Thibault 24 September 2018 (has links)
Ces dernières années sont apparues de nouvelles techniques permettant le contrôle de la charge de nano-objets individuels (atome, molécule, agrégat métallique ou semi-conducteur, ...) déposés sur substrats isolants. Cet aboutissement a été rendu possible par le perfectionnement des méthodes de microscopie à effet tunnel (STM) et à force atomique (AFM). En combinant ces outils, les précurseurs ont réussi à maîtriser l'état de charge d'un atome d'or déposé sur une bicouche de NaCl(001) sur substrat Cu(111). Par la suite, ce type de manipulation a été étendu à des systèmes moléculaires notamment au CEMES avec Cu(dbm)2. Ce sujet s'inscrit dans la continuité de ces études. L'objectif était d'analyser l'impact de l'augmentation de l'épaisseur du film isolant sur les mécanismes de charge. Cette problématique requière une quantification de l'état de charge du système ainsi qu'une mesure de l'épaisseur d'isolant. Dans ce travail, nous avons pu étudier des films de KBr et NaCl déposés sur des surfaces de Cu(111) et Ag(111). Pour ces études, que ce soit en courant tunnel (STM) ou en gradient de force (NC-AFM), le contrôle de l'état de pointe est essentiel. Lorsque l'on travaille sur substrat isolant, la pointe a tendance à collecter des contaminants qui en changent les propriétés électroniques. Or, pour charger un système de manière reproductible, il nous faut impérativement contrôler la métallicité de l'apex. Cette maîtrise passe par une re-préparation fréquente de la pointe sur une surface métallique, difficile à trouver dans le cas d'un film épais. Pour pallier à cette rareté, nous avons mis en place un masque de dépôt permettant un contrôle du gradient de l'épaisseur du film isolant tout en préservant des zones de métal libre. Cela nous a permis de réaliser nos mesures avec un état de pointe mieux contrôlé. L'instabilité de l'état de pointe nous a également conduit à effectuer des spectroscopies à courant régulé de type Z(V). En contrôlant ce courant, il est alors possible de minimiser l'interaction entre la pointe et le film isolant, préservant ainsi plus longtemps la pointe. Ces spectroscopies Z(V) permettent également d'augmenter la tension de mesure jusqu'à atteindre le régime d'émission de champ. Nous avons observé par cette méthode une variation de la modulation de l'amplitude des résonances d'émission de champ (FER) en fonction de l'épaisseur du film isolant. Une modélisation numérique par différences finies a été développée afin de comprendre ce phénomène. [..] / In recent years, new techniques have emerged to control the charge of individual nano-objects (atom, molecule, metal aggregate or semiconductor, etc.) deposited on insulating substrates. This achievement has been made possible by the refinement of Tunneling Microscopy (STM) and Atomic Force (AFM) methods. By combining these tools, the precursors succeeded in controlling the state of charge of a gold atom deposited on a NaCl (001) bilayer on a Cu (111) substrate. Subsequently, this type of manipulation has been extended to molecular systems, in particular at the CEMES with Cu(dbm)2. This subject is part of the continuity of these studies. The objective was to analyze the impact of the increase of the thickness of the insulating film on the charge mechanisms. This problem requires a quantification of the state of the system charge as well as a measurement of the insulation thickness. In this work, we have been able to study KBr and NaCl films deposited on Cu(111) and Ag(111) surfaces. For these studies, whether in tunnel current (STM) or force gradient (NC-AFM), the control of the tip state is essential. When working on an insulating substrate, the tip tends to collect contaminants that change their electronic properties. However, to charge a system in a reproducible way, we must imperatively control the metallicity of the apex. This control requires a frequent re-preparation of the tip on a metal surface, difficult to find in the case of a thick film. To overcome this scarcity, we have implemented a deposition mask allowing a control of the gradient of the thickness of the insulating film while preserving clean metal zones. This allowed us to carry out our measurements with a better controlled state of the tip. The instability of the tip state has also led us to perform Z (V) regulated current spectroscopies. By controlling this current, it is then possible to minimize the interaction between the tip and the insulating film, thus making the tip last longer. These Z (V) spectroscopies also make it possible to increase the measurement voltage until reaching the field emission regime. We have observed a variation of the modulation of the field emission resonances (FER) amplitude as a function of the thickness of the insulating film. [...]
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Etude de l'émission électronique induite par impact d'ion multichargé sur la molécule D2Laurent, Guillaume 19 May 2004 (has links) (PDF)
Les différents mécanismes d'ionisation dissociative consécutifs à la collision entre un ion projectile multichargé (S15+ 13.6 MeV/u) et la molécule D2, ont été étudiés à partir des corrélations vectorielles entre les vecteurs impulsions de fragments D+ et d'électrons produits. Le travail a donc dans un premier temps consisté à développer un dispositif expérimental capable de détecter en coïncidence toutes les particules chargées produites lors d'une collision. La mesure de leur vecteur impulsion, qui permet d'accéder à leur énergie cinétique et leur direction d'émission initiale par rapport à celle du faisceau, combine les techniques de temps de vol et de localisation. La corrélation entre les énergies cinétiques des fragments et des électrons produits permet d'une part de déterminer la contribution de chacun des mécanismes d'ionisation dissociative au processus global d'ionisation, et d'autre part de séparer sans ambiguïté les distributions d'énergie cinétique des fragments D+ correspondant à chacun de ces mécanismes. Enfin, l'analyse spatiale des corrélations vectorielles conduit aux distributions angulaires d'émission électronique par rapport à la direction du faisceau, pour une orientation de l'axe de la molécule et une énergie de l'électron données. Les distributions mesurées sont comparées à celles obtenues par le modèle théorique CDW-EIS.
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Small molecule stimulators for enhanced yield of human hematopoietic stem cells / Petites molecules stimulatrices pour un rendement accru en cellules souches hématopoietiques humainesNgom, Mor 27 September 2017 (has links)
Une transduction efficace des cellules souches hematopoïetiques est un préalable pour la thérapie génique des maladies génétiques comme la β‐thalassemie, l’Adrenoleucodystrophie et le Déficit Immunitaire Combiné Sévère. La petite molécule UM171 à été décrite comme étant une molécule capable de stimuler l’expansion in vitro des cellules souches hématopoïétiques humaines, permettant ainsi une plus large application des thérapies basées sur les cellules souches. Nous avons aussi conduit des études supplémetaires pour confirmer la capacité de UM171 à expandre les souches hématopoïétiques. Durant ce travail, nous avons découvert que UM171 pouvait aussi augmenter de maniére significative, l’efficience de la transduction lentivirale des cellules hématopoïetiques primitives dérivées de sang de cordon. En plus, nous avons montré que UM171 augmentait la transduction des cellules hématopoïeques ayant les phénotypes les plus immatures. Des études plus approfondies ont aussi révélé que UM171 pouvait aussi augmenter la transduction des cellules souches hématopoïétiques avec des lentivirus ayant diffèrent pseudotypes. Au total ces découvertes ont pour conséquence, une nette amélioration des protocoles d’expansion et de transduction des cellules souches hématopoïétiques à travers un meilleur rendement en cellules souches et des taux élevés de transfert de gène en utilisant des quantités réduites de particules virales / Efficient lentiviral gene transfer to hematopoietic stem cells is a prerequisite for theultimate goal of gene therapy for a range of major genetic diseases such as β‐thalassemia, Adrenoleucodystrophy and severe combined immnodeficiency. The small molecule UM171 was recently described as having potent ability to stimulate ex vivo expansion of human hematopoietic stem cells, another key to safer and wider application of stem cell mediated therapies. Here we have conducted additional studies to confirm the stem cell expansion properties of UM171 and in the course of this work discovered that it also has the ability to significantly enhance the efficiency of the lentiviral transduction of primitive hematopietic cells in human cord blood. Subsequent work confirmed that this enhancing effect extends importantly to the most primitive hematopoietic subset as assessed phenotypically and by functional readout in immunodeficient mouse xenografts. Further detailed characterization ofthis phenomenom revealed that UM171’s effects are manifest rapidly and extend to a range of lentiviral pseudotypes. Together these findingsprovide an avenue for improved protocols for hematopoietic stem cell transduction that achieve higher gene efficiency and stem cell recovery coupled with the potential for reduced viral titer requirements.
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Absorption, distribution, élimination et métabolisme d'un psychotrope : le fenpentadiol-14 C chez le rat et porc : calcul des paramètres pharmacocinétiquesDormard, Yves 25 November 1977 (has links) (PDF)
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Les protéines de blé d'hiver : nouveaux agents cryoprotecteurs pour les hépatocytes de ratGrondin, Mélanie January 2008 (has links) (PDF)
Plusieurs domaines de recherche, tels que la toxicologie, la pharmacologie, la recherche et développement de nouveaux médicaments et la médecine, exige l'utilisation d'une grande quantité d'hépatocytes. Les hépatocytes de rats sont un modèle physiologique important pour étudier in vitro les composés au niveau de leur hépatotoxicité, l'induction des enzymes du métabolisme telles que les isoformes du cytochrome P450 et leurs interactions médicamenteuses, ainsi que pour établir la pertinence du modèle par rapport à l'homme. La cryoconservation permet de préserver une grande quantité d'hépatocytes fonctionnels. Cependant, les hépatocytes sont des cellules extrêmement sensibles aux dommages induits par le gel et le dégel, même après l'addition des cryoprotectants classiques tel que le DMSO. La cryoconservation réduit la viabilité et certaines fonctions hépatospécifiques. Le changement le plus prononcé est la diminution de leur efficacité d'attachement. L'adhésion des cellules à la matrice extracellulaire et les contacts cellules-cellules sont cruciaux pour plusieurs fonctions cellulaires. Ces processus sont en partie régulés par les molécules d'adhésion cellulaire. Les mécanismes responsables de la réduction de l'efficacité d'attachement des hépatocytes cryoconservés ne sont pas bien élucidés. Ainsi, l'amélioration des techniques de cryoconservation est nécessaire afin d'améliorer les fonctions et de réduire les dommages cellulaires. Dans cette thèse, nous décrivons une nouvelle méthode efficace pour la cryoconservation de cellules de mammifères basée sur l'utilisation d'un extrait de protéines de blé (WPE) ou d'un extrait partiellement purifié avec le sulfate d'ammonium ou l'acétone (SuIWPE ou AcWPE) ou de protéines recombinantes associées à la tolérance au gel chez le blé. Ces méthodes permettent l'entreposage à long terme et la récupération d'une grande quantité de cellules viables et dont les fonctions sont maintenues. Pour tester l'efficacité de cette nouvelle méthode, nous avons mesuré plusieurs paramètres, tels que la viabilité immédiatement après dégel, la viabilité en culture, l'efficacité d'adhésion et l'évaluation des fonctions hépatospécifiques (sécrétion d'albumine, biotransformation de l'ammonium en urée, activité basale et inductibilité du cytochrome P450). En culture, la morphologie des hépatocytes cryoconservés avec l'extrait de protéines de blé (WPE), l'extrait partiellement purifié (SuIWPE ou AcWPE) et les protéines recombinantes associées à la tolérance au gel chez le blé (WCS120, WSC19, WCOR410, TaTIL et TaIRl-2), est semblable à celle des cellules fraîches. De plus, la stabilité des trois principales molécules d'adhésion, soit l'intégrine β1, la E-cadhérine et la β-caténine fut étudiée. L'expression des molécules d'adhésion est généralement inférieure chez les hépatocytes cryoconservés avec le diméthylsulfoxyde (DMSO), comparativement au WPE. L'intégrine β1 et la β-caténine sont les plus touchées par la cryoconservation. Les molécules d'adhésion sont préservées chez les hépatocytes cryoconservés avec les SuIWPE, AcWPE ou les protéines recombinantes; l'expression étant faiblement diminuée comparativement aux hépatocytes frais. Par le fait même, l'adhérence cellulaire des cellules cryopréservées avec les SuIWPE, AcWPE ou les protéines recombinantes est supérieure (70%) à celle des cellules cryopréservées avec le WPE ou le DMSO (50%).
Les fonctions hépatospécifiques telles que la sécrétion d'albumine et la biotransformation de l'ammonium en urée sont maintenues durant 4 jours de culture, pour les cellules cryoconservées aves les WPEs. Nous avons également déterminé que les WPE, SuIWPE, AcWPE ou les protéines recombinantes peuvent améliorer les activités des principaux isoformes du cytochrome P450, chez les hépatocytes en suspension et en culture après cryoconservation. Ceci a été réalisé en comparant les activités basales et inductibles des isoformes CYP1A1/2, 2C6, 2D2 et 3A1/2 dans les hépatocytes de rat cryoconservés avec les WPE, SulWPE, AcWPE ou les protéines recombinantes comparativement aux cellules fraîches et les cellules cryoconservées au DMSO. Nous démontrons d'une manière concluante que les hépatocytes de rat cryoconservés avec les WPE, SuIWPE, AcWPE ou les protéines recombinantes maintiennent le même niveau de compétence métabolique et de capacité à répondre aux inducteurs classiques du CYP, que les hépatocytes fraîchement isolés. Ces résultats démontrent clairement que le WPE, et plus particulièrement, les SuIWPE, AcWPE et les protéines recombinantes, sont plus efficaces que la technique classique de cryoconservation au DMSO pour les hépatocytes de rat, tant pour le maintien de l'expression des molécules d'adhésion que pour leurs fonctions hépatospécifiques. Les extraits WPE, SuIWPE, AcWPE et protéines recombinantes contiennent des agents cryoprotecteurs potentiellement universels pour les cellules de mammifères, tout en étant économiques et non-toxiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Foie, Hépatocytes, Cryoconservation, Protéines de blé, Viabilité, Activité métabolique, Cyrochrome p450, Molécules d'adhésion.
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Rôle de CD146 dans l'athérosclérose / Role of CD146 in atherosclerosisBlin, Muriel 09 December 2016 (has links)
L’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi artérielle, caractérisée par une infiltration des leucocytes consécutive à l’accumulation de lipoprotéines au sein de l’intima. Les molécules d'adhésion jouent un rôle important dans la progression de l’athérosclérose par leur implication dans l’infiltration des leucocytes au niveau du site de lésion. CD146 est une molécule d’adhésion présente sur les cellules endothéliales et sur certaines populations leucocytaires. Il a été récemment montré une augmentation de sa forme soluble lors de l’athérosclérose et de ses complications. De plus, son expression augmente au sein des plaques d’athérosclérose. En revanche, son implication dans la formation de la plaque d’athérosclérose n’a jamais été étudiée.Nous avons évalué le rôle in vivo de CD146 grâce au modèle murin APOEKO/CD146KO. Nous montrons que CD146 joue un rôle protecteur dans l’athérosclérose en inhibant la sécrétion de la chimiokine RANTES. La régulation de RANTES médiée par CD146 est dépendante de la voie VEGFR2-p38/MAPK. Dans une seconde étude, nous montrons que l’implication de CD146 dans l’athérosclérose est dépendante du régime alimentaire. Enfin dans une étude pilote, nous proposons une nouvelle stratégie thérapeutique de l’athérosclérose via l’injection de microvésicules CD146+. Nous montrons que l’apport du CD146 membranaire conduit à une réduction de RANTES, des neutrophiles circulants et de la plaque d’athérosclérose.En conclusion, l’ensemble de ces travaux apporte de nouvelles données dans la compréhension de la pathologie de l’athérosclérose en identifiant CD146 comme une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement de l’athérosclérose. / Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the arterial wall characterized by the leukocyte infiltration consecutive to the accumulation of lipoproteins within the intima. Adhesion molecules play an important role in the progression of atherosclerosis since they are involved in the leukocyte infiltration at the lesion site. CD146 is an adhesion molecule detected on all endothelial cells of the vascular tree and also expressed on some subpopulations of leukocytes. Recently, few studies have shown that soluble form of CD146 is increased in atherosclerosis and its clinical complications. In addition, CD146 expression increases in atherosclerotic plaque. However, its involvement in atherosclerotic plaque formation has never been investigated. We evaluate the in vivo role of CD146 thanks to APOE KO/CD146 KO mice model. We demonstrate that CD146 plays a protective role in atherosclerosis by inhibiting the secretion of the RANTES chemokine responsible for neutrophils and monocytes recruitment within atherosclerotic plaque. RANTES regulation mediated by CD146 is dependent on VEGFR2-p38/MAPK pathway. In a second study, we show that the involvement of CD146 in atherosclerosis is dependent on the diet. Finally, in a pilot study, we propose a new therapeutic strategy for atherosclerosis through the injection of CD146 + microvesicles. We demonstrate that bringing CD146 membrane isoform through microvesicles leads to a reduction of RANTES, circulating neutrophils and atherosclerotic plaque.Overall, this work provides advances in atherosclerosis for a better understanding of its mechanisms by identifying CD146 as a new therapeutic target in the treatment of atherosclerosis.
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Influence of gangliosides in the dynamics and partitioning of CD82 and its partners / Influence des gangliosides dans la dynamique et la compartimentation de la tétraspanine CD82 et de ses partenairesFernandez, Laurent 22 September 2017 (has links)
Un membre de la famille des tétraspanines, CD82, est une protéine transmembranaire et l'un des rares suppresseurs de métastase identifié jusqu'à présent. Cependant, le mécanisme de suppression de métastase induite par CD82 reste mal compris. Les tétraspanines, y compris CD82, ont la propriété unique de créer un réseau d'interactions protéines-protéines à la membrane plasmique, appelé « tetraspanin web ». Dans ce réseau, CD82 est connu pour interagir avec d’autres tétraspanines, y compris CD9, CD81 et CD151, en plus d’autres protéines membranaires telles que les intégrines, les récepteurs de facteurs de croissance et les protéines de type immunoglobuline. De plus, des travaux antérieurs ont identifié que l'interaction de CD82 avec l’EGFR, d'autres tétraspanines et les intégrines dépend de l'expression des gangliosides au sein de la membrane plasmique.À ce jour, les études dans ce domaine ont utilisé des techniques d'ensemble qui ne peuvent pas tenir compte de la dynamique et de la stochasticité de la membrane, alors qu'il est maintenant bien établi que l'organisation spatio-temporelle de ses composants est cruciale pour certaines fonctions cellulaires.Ainsi, lors de ma thèse de doctorat, j'ai cherché à étudier à la fois la dynamique et la compartimentation de CD82 et de ses partenaires à la membrane plasmique des cellules épithéliales mammaires HB2. Pour ce faire, la technique de pistage en molécule unique basée sur l’utilisation d’un microscope TIRF a été utilisée afin d’obtenir des informations directes à l'échelle nanométrique sur la dynamique de protéines individuelles dans les cellules vivantes. Nos expériences en pistage de molécule unique ont démontré que l'expression de CD82 augmentait la dynamique CD81 à la membrane plasmique des cellules HB2 et modifiait ses interactions au sein du tetraspanin web. En revanche, les dynamiques de CD9 et de l’intégrine α3 n'ont pas été modifiées par l'expression de CD82. De plus, en modifiant enzymatiquement l'expression des gangliosides, nous avons montré que ces lipides sont impliqués à la fois dans la dynamique et la compartimentation des tétraspanines à la membrane plasmique. En effet, la déplétion en gangliosides entraine une augmentation de la dynamique de CD82, CD81 et de l’intégrine α3 ainsi qu'une redistribution des tétraspanines à la membrane plasmique. Nous avons également étudié la migration en 2D des cellules HB2 et montré que CD82 et les gangliosides modifiaient de façon différentielle la migration des cellules HB2.L’ensemble de nos résultats démontrent que CD82 et les gangliosides modulent de manière différente la dynamique et la compartimentation des tétraspanines et de leurs partenaires à la membrane plasmique des cellules HB2. Enfin, ce travail suggère que l'activité de CD82 en tant que suppresseur de métastase pourrait être en partie liée à sa capacité, en coopération avec les gangliosides, à moduler l'organisation spatio-temporelle de ses partenaires au sein du tetraspanin web. / A member of the family of tetraspanins, CD82, is a transmembrane protein and one of the rare metastasis suppressors identified so far. However, the mechanism of CD82-induced metastasis suppression remains not fully revealed. Tetraspanins, including CD82, have the unique property to create a network of protein-protein interactions within the plasma membrane, called tetraspanin web. Within this network, tetraspanins interact with each other (eg. CD82 with CD9, CD81 and CD151) as well as with other proteins, such as: integrins, growth factor receptors and immunoglobulin-like proteins. Additionally previous work has identified that the interaction of CD82 with EGFR, other tetraspanins and integrins depends on the expression of gangliosides at the plasma membrane.To date, studies in this field have employed ensemble-averaging techniques which are unable to account for membrane dynamics and stochasticity. Nevertheless, it is now well established that the spatio-temporal organization of its components is crucial for cellular functions.Thus, during my PhD thesis I aimed to study both the dynamics and partitioning of CD82 and its partners at the plasma membrane of HB2 mammary cells. To achieve this aim, a TIRF-based Single Molecule Tracking (SMT) approach was employed to provide direct nanoscale insights by observing individual proteins in living cells. Our SMT experiments demonstrated that CD82 overexpression increased CD81 dynamics at the plasma membrane of HB2 cells and modified its interaction within the tetraspanin web. In contrast, CD9 and α3 integrin dynamics were not modified by CD82 expression. Moreover, by enzymatically tuning gangliosides expression, we showed that these lipids are involved in both dynamics and partitioning of tetraspanins at the plasma membrane. Indeed, gangliosides depletion resulted in an increase in CD82, CD81 and α3 integrin dynamics as well as a redistribution of tetraspanins at the plasma membrane. We also investigated the 2D migration of HB2 cells showing that CD82 and gangliosides differentially altered the cellular migration of HB2 cells.Taken together, our results demonstrate that both CD82 and gangliosides differentially modulate the dynamics and partitioning of tetraspanins and their partners at the plasma membrane of HB2 cells. Finally, this work suggests that CD82 activity as metastasis suppressor could be in part linked to its ability, in cooperation with gangliosides, to modulate the spatio-temporal organization of its partners within the tetraspanin web.
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