HIPK1 (Homeodomain Interacting Protein Kinase 1) est une sérine/thréonine kinase de la superfamille des CMGC kinases. Les HIPKs, initialement identifiées comme des régulateurs des facteurs de transcription à homéodomaine, constituent un groupe de quatre kinases. Parmi elles, trois semblent jouer un rôle dans la modulation de l’activité de p53. Il est bien connu que HIPK2 peut phosphoryler p53 sur sa sérine 46 en activant sa fonction pro-apoptotique et plus récemment il a été découvert que HIPK4 pouvait phosphoryler p53 sur sa sérine 9. Concernant HIPK1 le rôle fonctionnel de son interaction avec p53 n’a pas encore été clairement élucidé. De plus, la régulation d’autres voies de signalisation, telles que celle des MAP kinases par HIPK1 a été aussi documentée. L’objectif de mes travaux a été de caractériser la fonction de HIPK1 dans les cellules cancéreuses afin d’identifier son rôle potentiel dans la biologie tumorale, i.e. dans les processus de cancérogénèse ou dans la réponse aux traitements. Par sur-expression de HIPK1 nous avons caractérisé sa localisation subcellulaire, identifié ses déterminants moléculaires, et trouvé que HIPK1 est rapidement dégradée dans le compartiment nucléaire. De plus nous avons trouvé que HIPK1 active principalement la transcription p53-dépendante, en phosphorylant p53 sur sa sérine 15 et en stabilisant cette dernière. La sur-expression de HIPK1 a un effet anti-prolifératif, associé avec l’induction de p21. Nous avons donc exploré le profil d’expression de HIPK1 dans une collection de 80 cancers colorectaux et observé que HIPK1 est souvent plus fortement exprimée dans les tissus tumoraux que dans les tissus sains, mais aussi que son expression est indépendante du statut de p53 (sauvage ou muté). / HIPK1 (Homeodomain Interacting Protein Kinase 1) is a serine/threonine kinase which belongs to the CMGC kinases superfamily. HIPKs that have been initially identified as regulators of homeodomain transcription factors constitute a group of four kinases. Among them, three seem to play a role in the modulation of p53 activity. While it is well known that HIPK2 can phosphoylate p53 on serine 46 and activates its proapoptotic function, it has more recently been shown that HIPK4 can also phosphorylate p53 on serine 9. Concerning HIPK1, although some first studies have indicated that it could interact with p53, the functional role of this interaction has not been clearly elucidated. Moreover, the regulation of other signaling pathways, such as MAP Kinases by HIPK1 has also been documented. The purpose of this work is to characterize HIPK1 function in cancer cells to identify its possible role in tumor biology, i.e. in cancerogenesis process or in the response to treatments. By overexpressing HIPK1 we characterized the subcellular localization of the kinase, identified its molecular determinants, and found that HIPK1 is rapidly degradated in the nuclear compartment. Moreover we found that HIPK1 activates principally the p53 dependent transcription, by phophorylating p53 on its serine 15 and by stabilizating it. The overexpression of HIPK1 has an anti-proliferative effect, associated with the induction of p21.We have explored the HIPK1 expression profile in a collection of 80 colorectal cancers and observed that HIPK1 is often strongly expressed in the tumor tissue compared to the normal tissue, but also that its expression is p53 status independent (wild-type or mutated).

Le TGF[bêta] est une cytokine anti-inflammatoire impliquée dans plusieurs types de cancer. Il joue le rôle à la fois de suppresseur de tumeurs et d'oncogène. En effet, selon le stade de progression de la tumeur, il peut avoir un effet protecteur ou promoteur de la tumorigénèse. Les mécanismes par lesquels le TGF[bêta] exerce ses fonctions dans la carcinogénèse ne sont pas bien compris. Il est important d'élucider ces mécanismes afin de pouvoir développer de nouveaux traitements permettant de contrer les effets tumorigénique de ce facteur de croissance. Le TGF[bêta] interagit avec une panoplie de facteurs au cours de son processus de maturation et d'activation. On compte parmi eux la furine, la plasmine, la thrombospondine, les intégrines et les métalloprotéases. Toutes ces molécules peuvent être impliquées dans les processus néoplasiques. L'étude du rôle de leurs interactions dans la tumorigénèse permettrait de mieux comprendre les effets du TGF[bêta]. Une des cibles importantes de l'étude des interactions entre le TGF[bêta] et les acteurs de son processus de maturation et d'activation est la convertase de proprotéine furine. Cet enzyme est responsable de la maturation de plusieurs substrats impliqués dans le cancer tels que le TGF[bêta], le VEGF, le PDGF, la MT1-MMP et l'IGF-1. La maturation de tous ces composés favorise le développement des tumeurs et des métastases en augmentant la prolifération des cellules tumorales, leur capacité d'invasion et l'angiogénèse au coeur des tumeurs solides et des métastases.Le TGF[bêta] étant un susbtrat important de la furine, le but de ce projet est de caractériser le rôle de la maturation du TGF[bêta] par la furine dans la tumorigénèse. Pour ce faire, nous avons utilisé un modèle in vitro de cellules cancéreuses humaines, les HT1080, et un modèle in vivo de progression tumorale chez les souris nu/nu. Nous avons déterminé par différentes techniques telles que la zymographie, les essais d'adhésion, les essais d'invasion sur matrice de collagène de type IV, les essais de motilité, l'incorporation de thymidine tritiée et le PCR quantitatif en temps réel, que la maturation du TGF[bêta] par la furine a un effet protecteur dans les phases précoces du développement tumoral et promoteur sur le développement plus tardif du cancer. En fait, la maturation du TGF[bêta] par la furine permet de maintenir des concentrations plus élevées de TGF[bêta] bioactif dans l'environnement tumoral. Ceci permet l'inhibition de la prolifération cellulaire. Toutefois, cette forte présence de TGF[bêta] au niveau de la tumeur induit, par l'augmentation de l'adhésion et de la motilité cellulaire, la migration de type amoeboïde observée dans plusieurs stades de la tumorigénèse dont la dissémination lymphatique et l'extravasation. De plus, par la production de MMP-2 active et la formation d'invadopodes, le TGF[bêta] induit la migration de type mésenchymal surtout observée au début de l'invasion tumorale et au cours du processus d'intravasation. Par ailleurs, il nous a été impossible de déterminer le rôle exact de la maturation du TGF[bêta] par la farine sur l'angiogénèse, un facteur important dans le maintien des tumeurs solides volumineuses et des métastases. En fait, globalement, elle semble favoriser l'angiogénèse par l'expression de la furine et du VEGF, l'activation de la MT1-MMP et la maturation de la MMP-2, tous des facteurs pro-angiogéniques. Elle permet aussi l'induction de l'expression de PAI-1 qui est plutôt un facteur anti-angiogénique. À l'aide d'un système de reconstitution de l'activité du TGF[bêta] chez les cellules dont la furine est inhibée, nous avons déterminé que le TGF[bêta] est fortement responable des effets de la furine sur la tumorigénèse et ce, à plusieurs niveaux. Il est responsable de l'effet de la furine sur la prolifération, la production de MMP-2, l'invasion, le phénotype cellulaire et la transition d'une migration de type mésenchymal à une migration de type amoeboïde. Il est également partiellement impliqué dans le rôle de la furine sur la formation des invadopodes et la motilité cellulaire. Par contre, pour ces deux derniers processus et au niveau de l'adhésion cellulaire, d'autres substrats de la furine semblent nécessaire pour qu'elle accomplisse ses fonctions.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Déoxynivalenol (DON) et nivalénol (NIV), fusariotoxines majeures des céréréales peuvent endommager l'intestin. Les effets de DON et NIV sur la muqueuse intestinale ont été étudiés chez le porc, après exposition aigüe d'explants jéjunaux après 4 heures (0 à 10 µM), d'anses jéjunales après 4 et 24 heures (0 à 10 µM), et après exposition d'animaux pendant 28 jours, à des aliments naturellement contaminés. Ex vivo sur les explants, des modifications histologiques dose-dépendantes ont été induites. In vivo, la diminution du nombre de cellules villositaires en prolifération a été concordante pour les anses jejunales et chez les animaux, atteignant, pour DON et NIV respectivement, 13 et 30% après 4h, et après 24 heures 35% et 40%, à 10 µM. Dans les anses, l'apoptose a été induite au niveau des villosités à 10µM de DON et de NIV. Après 24 heures, le nombre d'entérocytes apoptotiques a augmenté de façon dose dépendante avec DON, NIV, et DON+NIV (1:1), et l'analyse d'interaction a montré une synergie pour ce paramètre / Deoxynivalenol (DON) and nivalenol (NIV), major fusariotoxins and worldwide cereal contaminants, raise concerns for intestinal health. The impact of DON and NIV on pig intestinal mucosa was investigated after acute exposure on jejunal explants after 4 hours (0 to 10 µM), on jejunal loops after 4 hours and 24 hours (0 to 10 µM), and after 28-day natural contamination feeding of animals. On explants, dose-dependent increases in the histological changes were induced. The decrease in the overall proliferative villus cells was concordant between animal experiment and loops, reaching after 4 hours in loops 13% and 30%, and after 24 hours 35 and 40 % for DON and NIV respectively, at 10 µM. In loops, villus apoptosis increased after DON and NIV at 10 µM. After 24 hours, apoptotic enterocytes increased dose-dependently by DON, NIV, or the combination DON+NIV (1:1). The interaction analysis showed synergism between DON and NIV for villus enterocyte apoptosis

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La famille de protéines kinases SNF1/AMPK/SnRK1 (levure/mammifères/plantes) est un régulateur central du métabolisme cellulaire chez l’ensemble des eucaryotes, activant le catabolisme et inhibant l’anabolisme en réponse au stress. Ces hétérotrimères sont composés d’une sous-unité catalytique (kinase α) et de deux sous-unités régulatrices (β et γ). De très nombreux travaux sur l’AMPK (AMP-activated Kinase) chez les mammifères ont révélé l’incroyable complexité de cette voie de signalisation impliquant des régulateurs en amont et une pléthore de cibles.Chez les plantes, les cibles connues de SnRK1 (« SNF1-Related Kinase 1 ») comprennent des facteurs de transcription, imposant une reprogrammation transcriptomique importante, et des enzymes clés du métabolisme telles que la Sucrose Phosphate Synthase et la Nitrate Reductase, conduisant, comme chez l’animal, au contrôle de l’homéostasie énergétique. Toutefois, les mécanismes de régulation de ces complexes sont eux très peu connus.Dans une première partie, nous avons recherché des métabolites capables d’influencer l’activité de SnRK1. L’enrichissement rapide d’extraits végétaux en complexes SnRK1 d’Arabidopsis thaliana, couplé à des mesures spécifiques d’activité kinase in vitro, nous ont permis de montrer que l’ADP, l’AMP et le citrate étaient des inhibiteurs forts de ces enzymes. Ces résultats nous ont permis d’établir un modèle physiologique dans lequel les complexes SnRK1 répondent à la fois au statut carboné de la cellule mais également aux niveaux globaux des adénylates.Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés aux kinases amont AtSnAK1 et AtSnAK2 (activatrices des sous-unités catalytiques AtSnRK1α1). Des essais kinases sur protéines recombinantes ont permis de mettre en évidence de nouveau un effet inhibiteur des adénylates sur l’activité de ces protéines, suggérant que l’ensemble de la voie SnAK/SnRK1 répond à des signaux énergétiques. De plus, la caractérisation de mutants perte-de-fonction a révélé un rôle important des kinases AtSnAK1 et 2 dans la transition hétérotrophie/autotrophie des jeunes plantules.Enfin, nous avons caractérisé un lien inédit chez les plantes entre homéostasie énergétique et prolifération cellulaire en montrant que les kinases AtSnRK1 sont capables de phosphoryler et inhiber les orthologues KRP6 et KRP7 de l’inhibiteur du cycle cellulaire de mammifères p27KIP1.Un modèle global des fonctions de cette kinase à l’échelle de la plante entière et de son développement est proposé en intégrant ces résultats aux connaissances actuelles sur les complexes SnRK1. / The conserved family of protein kinases SNF1/AMPK/SnRK1 (yeast/mammals/plants) is considered as a central element of cell metabolism regulation by controlling both anabolism and catabolism in response to stress conditions. These proteins are complexes composed of three actors, one conferring the catalytic activity (kinase α) and two regulatory subunits (β and γ). A massive interest for the mammalian AMPK (AMP-activated Kinase) during the past two decades has underlined the extreme complexity of this signalling pathway which involves several upstream regulators and multiple targets. In plants, known SnRK1 (SNF1-Related Kinase 1) targets mainly include transcription factors inducing a massive transcriptomic reprogramming, and key metabolic enzymes such as Sucrose Phosphate Synthase and Nitrate Reductase leading, like in mammals, to the control of cellular homeostasis. However, little is known concerning their regulation. In a first axis, we focused on the search for cell components capable of influencing Arabidopsis thaliana SnRK1 activity. Using an in vitro specific peptide-based assay, we have characterized upstream inhibitors including adenylates and citrate. These data allow us to add novel elements to a physiological model where AtSnRK1 coordinates metabolism in response to adenylates and citrate concentrations.The second axis is dedicated to the upstream activating kinases SnAK1 and SnAK2. A biochemical approach with recombinant proteins and in vitro specific peptide-based assays were used to test the effects of metabolites on SnAK1 and SnAK2 activities. By using loss-of-function mutants, we further pointed out a key role for these proteins during the heterotrophic-to-autotrophic transition of the young plantlets.In addition, we have identified a novel target of SnRK1 complexes. The characterisation of the AtSnRK1-dependent phosphorylation of AtKRP6 and AtKRP7, homologous to the p27KIP1 mammalian cell cycle inhibitor, highlighted a novel link between energy homeostasis and cell proliferation in plants.The current knowledge on SnRK1 complexes and the results described above allowed us to provide a global model regarding SnRK1 functions at the whole-plant level.

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation de la traduction eIF3. Au niveau musculaire la surexpression de eIF3f dans les myotubes induit une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique. A l'inverse, l'inhibition de l'expression de eIF3f entraîne une atrophie associée à une diminution de la synthèse protéique. Ce travail de thèse a permis (i) in vitro de mettre en évidence les fonctions inhibitrices du facteur eIF3f au cours de la prolifération des myoblastes C2C12 et par une étude transcriptomique sur les fractions polysomales de caractériser les ARNm recrutés par eIF3f dans des conditions hypertrophiques; et (ii) de créer des lignées de souris inactivées pour eIF3f (souris KO eIF3f) et surexprimant eIF3f dans le muscle (souris transgénique eIF3f K5-10R) afin d'étudier in vivo l'impact de la modification de l'expression de eIF3f sur la régulation de la masse musculaire. / The eukaryotic initiation factor eIF3f is one of the subunits of the translation initiator complex eIF3 required for several steps in the initiation of mRNA translation. In skeletal muscle, recent studies have demonstrated that eIF3f overexpression in myotubes exerts a hypertrophic activity associated to an increase in protein synthesis. This thesis shed light on muscle eIF3f functions by (i) characterizing in vitro the antiproliferative activity of this factor in C2C12 myoblasts and the RNAs recruited by eIF3f on polysomal fractions in hypertrophied myotubes and (ii) generating mice strains inactivated for eIF3f (eIF3f KO mice) and overexpressing eIF3f specifically in muscle (eIF3f K5-10R transgenic mice) to study in vivo the impact of eIF3f modulation on the muscular mass homeostasis

La famille de protéines kinases SNF1/AMPK/SnRK1 (levure/mammifères/plantes) est un régulateur central du métabolisme cellulaire chez l'ensemble des eucaryotes, activant le catabolisme et inhibant l'anabolisme en réponse au stress. Ces hétérotrimères sont composés d'une sous-unité catalytique (kinase α) et de deux sous-unités régulatrices (β et γ). De très nombreux travaux sur l'AMPK (AMP-activated Kinase) chez les mammifères ont révélé l'incroyable complexité de cette voie de signalisation impliquant des régulateurs en amont et une pléthore de cibles.Chez les plantes, les cibles connues de SnRK1 (" SNF1-Related Kinase 1 ") comprennent des facteurs de transcription, imposant une reprogrammation transcriptomique importante, et des enzymes clés du métabolisme telles que la Sucrose Phosphate Synthase et la Nitrate Reductase, conduisant, comme chez l'animal, au contrôle de l'homéostasie énergétique. Toutefois, les mécanismes de régulation de ces complexes sont eux très peu connus.Dans une première partie, nous avons recherché des métabolites capables d'influencer l'activité de SnRK1. L'enrichissement rapide d'extraits végétaux en complexes SnRK1 d'Arabidopsis thaliana, couplé à des mesures spécifiques d'activité kinase in vitro, nous ont permis de montrer que l'ADP, l'AMP et le citrate étaient des inhibiteurs forts de ces enzymes. Ces résultats nous ont permis d'établir un modèle physiologique dans lequel les complexes SnRK1 répondent à la fois au statut carboné de la cellule mais également aux niveaux globaux des adénylates.Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés aux kinases amont AtSnAK1 et AtSnAK2 (activatrices des sous-unités catalytiques AtSnRK1α1). Des essais kinases sur protéines recombinantes ont permis de mettre en évidence de nouveau un effet inhibiteur des adénylates sur l'activité de ces protéines, suggérant que l'ensemble de la voie SnAK/SnRK1 répond à des signaux énergétiques. De plus, la caractérisation de mutants perte-de-fonction a révélé un rôle important des kinases AtSnAK1 et 2 dans la transition hétérotrophie/autotrophie des jeunes plantules.Enfin, nous avons caractérisé un lien inédit chez les plantes entre homéostasie énergétique et prolifération cellulaire en montrant que les kinases AtSnRK1 sont capables de phosphoryler et inhiber les orthologues KRP6 et KRP7 de l'inhibiteur du cycle cellulaire de mammifères p27KIP1.Un modèle global des fonctions de cette kinase à l'échelle de la plante entière et de son développement est proposé en intégrant ces résultats aux connaissances actuelles sur les complexes SnRK1.