L’autophagie, processus catabolique lysosomal de recyclage de constituants cellulaires, est essentielle à la survie, à la différenciation et au maintien de l’homéostasie cellulaire. Ce processus est fréquemment impliqué dans la survie et la chimiorésistance des tumeurs. La leucémie aiguë promyélocytaire (LAP) est caractérisée par un blocage de la différenciation de la lignée hématopoïétique au stade promyélocytaire. Le traitement des LAP a considérablement progressé depuis l’administration aux patients de doses pharmacologiques d’acide rétinoïque tout-trans (ATRA), un puissant agent de différenciation. L’objectif de ma thèse a consisté à étudier la régulation de l’autophagie au cours de l’induction de différenciation des cellules de LAP par l’ATRA et de rechercher son implication éventuelle dans les mécanismes d’action de ce traitement et les modes d’échappement observés. Lors de mon travail de thèse, j’ai mis en évidence une activation de l’autophagie lors de l’induction de la différenciation granulocytaire des cellules de LAP par l’ATRA. J’ai montré que cette réponse était associée à une inhibition de la voie mTOR et une induction de l’expression des protéines BECLIN 1 et p62/SQSTM1. De façon intéressante, les cellules de LAP résistantes à la maturation par l’ATRA ne sont pas capables d’induire l’expression de p62/SQSTM1 en réponse à l’ATRA. De même, l’expression de p62/SQSTM1 dans les blastes des patients atteints de leucémie aiguë myéloïde est plus faible que celle des granulocytes de sujets sains. L’ensemble de ces données indique que l’expression de p62/SQSTM1 est réprimée dans les phénotypes immatures des cellules myéloïdes mais au contraire induite dans les cellules leucémiques qui s’engagent vers une différenciation terminale (granulocytes/neutrophiles). Enfin, j’ai démontré que les protéines BECLIN 1 et p62/SQSTM1 sont essentielles à la survie de cellules de LAP matures mais non pas à l’engagement de ces cellules vers la différenciation granulocytaire. Ainsi, ces résultats suggèrent qu’en permettant la survie des cellules de LAP différenciées, p62/SQSTM1 et BECLIN 1 pourraient contribuer au développement des résistances à l’ATRA et/ou à l’induction des complications associées à ce traitement tel que le syndrome de différenciation. / Autophagy, a lysosomal process used by the cell to degrade and recycle cytoplasmic constituents, is essential for cell survival, differentiation and the maintenance of cellular homeostasis. Autophagy is often involved in cell survival and resistance to anti-tumor therapy. Acute promyelocytic leukemia (APL) results from a blockade of granulocyte differentiation at the promyelocytic stage. All-trans retinoic acid (ATRA), a potent differentiation agent, has been shown to induce clinical remission in APL patients. The aim of our study was to investigate the regulation and roles of autophagy during ATRA-induced APL cells maturation into neutrophils/granulocytes with the ultimate objective to identify critical mechanisms involved in chemoresistance of APL patients. During my thesis, I demonstrated that autophagy is upregulated during the course of ATRA-induced neutrophil/granulocyte differentiation of APL cells. This response is associated with inhibition of mTOR activity and upregulation of both BECLIN 1 and p62/SQSTM1 proteins. Interestingly, induction of p62/SQSTM1 by ATRA was impaired in maturation-resistant NB4 cells but is re-activated when differentiation was restored in these cells. Accordingly, primary blast cells of AML patients exhibited significantly lower p62/SQSTM1 mRNA levels than did granulocytes from healthy donors. Together, these results highlight that p62/SQSTM1 expression level is repressed in immature myeloid cells compared to mature ones. Moreover, I demonstrated that BECLIN 1 and p62/SQSTM1 proteins are essential for the survival of myeloid cells that undergo differentiation but have no crucial effect on the granulocytic differentiation. This finding may help to elucidate the mechanisms involved in ATRA resistance of APL patients, and in the ATRA syndrome caused by an accumulation of mature APL cells.

Yes / Topoisomerase1 (TOP1)-mediated chromosomal breaks are endogenous sources of DNA damage that affect neuronal genome stability. Whether TOP1 DNA breaks are sources of genomic instability in Huntington's disease (HD) is unknown. Here, we report defective 53BP1 recruitment in multiple HD cell models, including striatal neurons derived from HD patients. Defective 53BP1 recruitment is due to reduced H2A ubiquitination caused by the limited RNF168 activity. The reduced availability of RNF168 is caused by an increased interaction with p62, a protein involved in selective autophagy. Depletion of p62 or disruption of the interaction between RNAF168 and p62 was sufficient to restore 53BP1 enrichment and subsequent DNA repair in HD models, providing new opportunities for therapeutic interventions. These findings are reminiscent to what was described for p62 accumulation caused by C9orf72 expansion in ALS/FTD and suggest a common mechanism by which protein aggregation perturb DNA repair signaling. / This work is funded by a Welcome Trust Investigator Award (103844), a Lister Institute of Preventative Medicine Fellowship (137661) and a UKIERI grant (DST/INT/UK/P-147/2016) to S.F.E.- K. JG is additionally funded by a Clinical PhD Fellowship from the Pathological Society of Great Britain and Ireland and the Jean Shanks Foundation (JSPS-CPHD-2018-01).

L’hypothalamus est une structure cérébrale ayant un rôle clé dans la régulation de la prise alimentaire. Parmi les différentes populations neuronales qui le composent, les neurones produisant la pro-opiomélanocortine (POMC) sont classiquement connus pour diminuer la prise alimentaire et le poids corporel via la libération de neuropeptides produits par le clivage de POMC. Notre étude, grâce à l’utilisation d’approches génétiques, pharmacologiques, électrophysiologiques et moléculaires, remet en question les notions classiques sur la fonction des neurones à POMC dans la balance énergétique, en démontrant qu’il existe deux sous-populations fonctionnellement distinctes de neurones à POMC, qui augmentent ou diminuent la prise alimentaire en fonction du neurotransmetteur qu’elles libèrent, l’acide γ-aminobutyrique (GABA) ou le glutamate. Une troisième population capable de produire aussi bien du GABA que du glutamate a également été identifiée. La régulation des neurones à POMC GABAergiques et glutamatergiques dépend de la voie de la cible de la rapamycine chez les mammifères (mTORC1), qui fonctionne comme un détecteur d’énergie cellulaire, et du système endocannabinoïde (ECS), qui régule la libération de neurotransmetteurs. De plus, nous avons également démontré, via l’utilisation de souris mutantes conditionnelles, l’importance de la protéine p62 ou séquestrome 1 (p62/SQSTM1), qui régule l’activité de mTORC1 et l’autophagie, dans les neurones à POMC dans la régulation de l’homéostasie énergétique. Nos données offrent un nouvel aperçu sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de la balance énergétique. / The hypothalamus is a brain structure with a key role in the regulation of food intake. Among the different neuronal populations of which it is composed, pro-opiomelanocortin (POMC) neurons are classically known to decrease food intake and body weight through the release of neuropeptides produced by the cleavage of POMC. Our study, through the use of genetic, pharmacological, electrophysiological and molecular approaches, challenges conventional notions about POMC neuron function in energy balance by showing that there are two functionally distinct POMC neuronal sub-populations, which increase or decrease food intake depending on which neurotransmitter they release, γ-aminobutyric acid (GABA) or glutamate. A third population capable of producing both GABA and glutamate has also been identified. The regulation of POMC GABAergic and glutamatergic neurons depends on the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway, which functions as a cellular energy sensor, and the endocannabinoid system (ECS), which regulates neurotransmitters release. In addition, we have also demonstrated through the use of a conditional knockout mice, the importance of the protein p62 or sequestrome 1 (p62/SQSTM1), which regulates mTORC1 activity and autophagy, in POMC neurons for the regulation of energy homeostasis. Our data provide new insights on the molecular mechanisms involved in the regulation of energy balance.

Introduction: le Virus Respiratoire Syncytial humain (RSV) induit un taux élevé de morbidité et de mortalité chez les enfants, les personnes immunodéprimées et les personnes âgées. Il existe un besoin urgent d'un nouveau traitement antiviral et d'un vaccin efficaces. Les cellules épithéliales des voies aériennes (AEC) sont la cible principale de RSV et constituent la première ligne de défense grâce à des mécanismes distincts, qui incluent une réponse antivirale autonome cellulaire. La protéine p62/SQSTM1 a de multiples fonctions cellulaires, y compris la séquestration spécifique de la cargaison ubiquitinée (c'est-à-dire, les protéines/organelles et les bactéries intracellulaires) pour leur clairance par autophagie. Des données publiées ont mis en évidence un rôle important de p62 dans la régulation de plusieurs virus (par exemple, le virus de la grippe et la dengue), favorisant ou restreignant sa réplication en fonction du virus. L'objectif de notre étude est de déterminer le rôle de p62 dans la régulation du cycle infectieux de RSV. Méthodes et résultats: L'analyse de l'expression de p62 dans les cellules A549 a montré que p62 est induit et phosphorylé au début de l'infection par RSV. Il est ensuite dégradé plus tardivement durant l’infection. La déplétion des niveaux de p62 a diminué l'accumulation intracellulaire des protéines virales, tandis que la relâche des virions infectieux a été augmentée. De plus, nous avons observé que la réplication de recRSV-GFP est diminuée dans des cellules exprimant de façon stable la protéine associée aux microtubules 1A/1B, chaîne légère 3 (LC3). LC3 recrute p62 et ses cargaisons à l'autophagosome pour qu'ils soient dégradés par autophagie. Des études sont actuellement en cours pour déterminer les mécanismes moléculaires, dépendant de p62, impliqués dans la régulation de la réplication de RSV. Conclusion: nos résultats mettent en évidence un rôle clé de p62 dans la réplication et la propagation de RSV. Ces études aideront à définir si p62 pourrait représenter une cible thérapeutique potentielle pour lutter contre l'infection à RSV. / Introduction: Human respiratory syncytial virus (RSV) causes a high rate of morbidity and mortality worldwide in children, immunocompromised and elderly people. There is an urgent need for effective antiviral treatments and vaccines for RSV. Airway epithelial cells (AECs) are the primary target of RSV and constitute the first line of defense through distinct mechanisms, including intrinsic antiviral responses. The p62/SQSTM1 protein has multiple cellular functions including cell signaling and sequestration of specific ubiquitinated cargo (i.e. proteins/organelles and intracellular bacteria) for autophagic degradation. The replication of several viruses has been shown to be sensitive to p62 levels. The goal of our study is to investigate the role of p62 in the regulation of RSV replication. Methods and Results: Analysis of p62 expression in A549 cells showed that p62 is induced and phosphorylated during early stages of RSV infection, followed by degradation at later times. P62 silencing diminished the intracellular accumulation of viral proteins, while causing increased release of infectious virions. Additionally, we observed that the stable expression of Microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 (LC3), which recruits p62 and its cargos to the autophagosome for autophagy degradation, reduces recRSV-GFP replication. Studies are currently undertaken to determine the molecular mechanisms involved in p62-dependent regulation of RSV replication. Conclusion: Our results highlight a key role of p62 in the replication of RSV. These studies will help to define whether p62 might represent a potential therapeutic target to fight RSV infection.