Le diagnostic précoce de l'hypothyroïdie permet d'initier le traitement au plus tôt et ainsi de préserver la santé du patient. Le bénéfice du traitement de l'hypothyroïdie franche a été depuis longtemps établi, mais les critères de prise en charge des patients en hypothyroïdie fruste sont encore difficiles à définir. En effet, les symptômes ne sont pas toujours présents et leur appréciation est subjective. Afin d'établir le diagnostic et la prise en charge, le médecin s'appuie sur le dosage de la thyréostimuline (TSH) dans le sang, qui peut éventuellement être complété par le dosage des hormones thyroïdiennes. Le dosage de la TSH, très sensible, peut présenter sur un même échantillon sanguin d'importantes variations qui rendent d'autant plus difficiles la décision du médecin et le suivi du patient. Le polymorphisme naturel de la TSH peut expliquer en partie ces variations. La TSH appartient en effet à la famille des hormones glycoprotéiques et sa glycosylation peut constituer jusqu'à 30% de son poids. Dans le cas de l'hypothyroïdie en particulier, ces glycanes sont modifiés et présentent une plus grande quantité d'acides sialiques terminaux. Ainsi, certaines variations entre les dosages de la TSH, qui freinent actuellement leur harmonisation, peuvent être dues à des différences de reconnaissance de glycoformes par les anticorps utilisés dans les dosages. Dans ce contexte, l'objectif de de ces travaux était de contribuer à la construction de dosages plus performants que ceux actuellement utilisés dans le diagnostic de l'hypothyroïdie. Un nouveau calibrateur recombinant sialylé plus proche de la TSH circulante dans l'hypothyroïdie a alors été produit. De nouvelles associations d'anticorps monoclonaux ont été utilisées pour construire des dosages. Les nouveaux dosages sélectionnés ont ensuite été calibrés avec la TSH sialylée produite et le calibrateur de référence international. Ils ont alors servi à doser plusieurs séries de sérums de patients. Ces travaux ont donc validé l'utilisation d'un nouveau calibrateur d'origine recombinante pour les dosages de la TSH, ce qui devrait à l'harmonisation des dosages existants. / If iodine deficiency is the first cause of low thyroid hormone levels in the world, there are also other etiologies to thyroid disorders. Diagnosis of those allow an early treatment to preserve patient's health. Although there is a general agreement concerning treatment of overt hypothyroidism, treatment of subclinical hypothyroidism is still under debate. In these cases, symptoms are, by definition, not always present. In order to establish diagnosis, the clinicians rely on the measurement of circulating thyroid stimulating hormone (TSH, potentially completed with thyroid hormones measurement). TSH assays are now very sensitive, but can present important between assays variations. The diagnosis and follow up of the patient are consequently complicated. Natural polymorphism of TSH can explain a part of this variability. TSH belongs to the glycoprotein hormones family and its glycans can count for more than 30% of its weight. In hypothyroidism, these glycans are subject of modulation and present higher levels of terminal sialylation. Variation in immuno-assays can be explained by these modifications of sialylation if recognition by antibodies used in immuno-assays is glycosylation dependent. In this context, the aim of this work was to contribute to the construction of new immuno-assays, more reliable in the early diagnosis of subclinical hypothyroidism. During this thesis a new recombinant standard closer to circulating TSH was produced. The total level of sialylation was higher and better mimic the circulating forms in hypothyroidism. In order to select the best antibodies associations in immuno-assays, new antibodies were obtained and associated with commercially available antibodies. New immuno assays improvement is based on the following two approaches: the first one is the use of a new standard which presents glycoformes closer to the circulating TSH and the second one consists in an appropriate selection of antibodies involved in the assays. The new assays were used to measure TSH concentration in blood samples. These studies associated with validation steps allow us to select four assays and constitute a proof of concept for the use of a new sialylated recombinant standard for TSH assays. This can contribute to the needed harmonization of TSH assays.

Des exporteurs « ATP-Binding Cassette » (ABC) sont connus pour être responsables de la résistance contre un large spectre d'agents antibiotiques ou chimiothérapeutiques chez les bactéries et les cellules de mammifères. L'échange hydrogène / deutérium associé à la spectrométrie de masse (HDX-MS) a été utilisé pour caractériser les changements conformationnels de deux exporteurs ABC bactériens, BmrA et BmrC/BmrD, en présence et en absence de nucléotide. Les cinétiques locales d'HDX ont montré la nature hautement dynamique des domaines intra-cellulaires (ICDs) dans la forme apo, ce qui n'était pas attendu d'après les structures cristallographiques aux rayons X des protéines homologues. Dans la conformation ouverte vers l'extérieur (« outward facing »), domaines fixant les nucléotides (NBDs) interagissant, le mouvement des ICDs sont largement réduits pour les deux transporteurs. Les cinétiques d'HDX MS dans la conformation « outward facing » ont été déterminées en appliquant cette technique sur des mutants incapables d'hydrolyser les nucléotides et sur la forme sauvage inhibée au vanadate. La dynamique des NBDs, en particulier pour les régions qui interagissent au cours de l'hydrolyse de l'ATP, a été aussi diminuée dans la conformation « outward facing » comparativement à celle ouverte vers l'intérieur. L'ajout de différents agents connus pour être transportés par des transporteurs ABC n'a pas affecté la dynamique des NBDs. Par ailleurs, nous avons aussi appliqué l'HDX MS à la protéine GLIC, un homologue procaryote d'un « ligand-gated ion channel » pentamérique (pLGIC). Les cinétiques locales d'HDX sont en plein accord avec la structure cristallographique disponible et le changement de pH révèle des différences de deutération dans les régions d'interaction des sous-unités. / Some ATP-Binding Cassette exporters are known to be responsible for resistance against a broad spectrum of antibiotics and chemotherapeutic drugs in bacteria and mammalian cells. Amide hydrogen deuterium exchange coupled to mass spectrometry (HDX-MS) was applied to investigate the conformational changes in two different bacterial ABC exporters, BmrA and BmrC/BmrD, in the presence and absence of nucleotide. Local H/D exchange kinetics showed highly dynamic nature of ICDs in apo form which was not anticipated from X-ray structure of the homologue proteins. In outward facing (closed form) conformation the movement of ICDs were largely reduced for both transporters. The H/D exchange kinetics of closed form were determined by applying H/D exchange on mutants unable to hydrolyze nucleotides or on wild-type inhibited by vanadate. The dynamics of NBDs particularly for those regions which interact during ATP hydrolysis were also reduced in closed form as compared to open one. The addition of different drugs which are known to be transported by ABC transporters did not affect dynamics of NBDs. We further applied H/D exchange kinetics on a prokaryotic homologue of pentameric ligandgated ion channel (pLGIC) GLIC. Local H/D exchange kinetics were in full agreement with the available structure and change in pH showed differences in deuterium level for interacting regions of the subunits.

Une approche prometteuse contre le cancer est le ciblage d’antigènes associés aux tumeurs par des ligands spécifiques couplés à des nanoparticules transportant des agents thérapeutiques ou d’imagerie. Les anticorps sont les molécules de ciblage les plus utilisées, mais présentent des limitations en termes de coûts de production élevés, de complexité structurale et de stabilité limitée. Les Affitins sont des protéines d'affinité hautement stables, dérivées à l'origine de Sac7d, un polypeptide d’archée de la famille de liaison à l'ADN de 7 kDa (Sul7d). Les Affitins montrent une affinité et une spécificité comparables à celles des anticorps, tout en étant thermiquement et chimiquement plus stable, moins coûteuses à produire, plus faciles à remodeler avec une taille 20 fois plus petite. Les nanocapsules lipidiques (LNC) possèdent une grande stabilité et une efficacité élevée pour l'encapsulation des médicaments lipophiles et les protègent de la dégradation rapide. Le ciblage de cellules cancéreuses par des LNC peut réduire de plus la concentration de médicament dans les tissus normaux et réduire la toxicité. Le but du projet est de combiner les avantages des Affitins et des LNC pour amener les médicaments anticancéreux vers les cellules cancéreuses. Le premier objectif a été d'identifier et de caractériser un membre plus court, mais toujours très stable, de la famille Sul7d pour encore améliorer la base moléculaire des Affitins, puis de générer des Affitins qui reconnaissant le biomarqueur EpCAM associé aux cellules tumorales. Le deuxième objectif a été d'attacher les nouvelles Affitins comme ligands d'affinité aux LNC et d'évaluer le ciblage de la tumeur par ces complexes. / A progressive strategy against cancer is the targeting of tumour-associated antigens by specific ligands coupled to nanoparticles, carrying therapeutic or imaging agents. Antibodies are the most widely used targeting molecules, but they possess limitations as high production costs, complex structure and limited stability. Affitins are highly stable engineered affinity proteins, derived originally from Sac7d, an archaeal polypeptide from the 7 kDa DNA-binding family (also known as Sul7d family). These binders show comparable affinity and specificity to those of antibodies, while being thermally and chemically more stable, cheaper to produce, easier to engineer and present a simpler structure and 20-fold smaller size. Lipid nanocapsules (LNCs), prepared by solvent free process, possess great stability and high efficiency for lipophilic drugs encapsulation and protect the drug from rapid degradation. Targeting drug-LNC to cancer cells can further decrease drug concentration in normal tissues and lower the toxicity. The aim of the project is to combine the advantages of Affitins as targeting agents and LNCs as carriers in order to create vehicles for delivering payloads to cancer cells. The first goal of this work was to identify and characterize a shorter member, but still very stable, of the Sul7d family in order to further improve the affinity scaffold, and then to use it for the generation of Affitins, recognizing the tumour-associated Epithelial Cell Adhesion Molecule. The last goal was to attach the new binders as affinity moieties to LNCs and to assess the tumour targeting of these complexes.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

RMN à l'état solide est devenue un outil de premier plan pour la caractérisation morphologique, structurale et dynamique de protéines microcristallines, de matériaux polymères, synthétiques ou naturels, de petites molécules d’intérêt pharmaceutique ou des minéraux. Les progrès dans la compréhension de la structure et de la dynamique des systèmes moléculaires à l’état solide sont très fortement dépendants des méthodologies mises en œuvre dans leurs études. Cette thèse s’inscrit dans cette optique en portant l’effort principal sur certains aspects méthodologiques de la RMN à l’état solide, avec comme objectif de développer des nouvelles approches ou améliorer les méthodes déjà utilisées et ceci afin d’extraire de façon optimale des informations spécifiques sur le système de spins étudié. Les études fondamentales de systèmes solides d’intérêt biologique, la mise au point de nouvelles méthodologies ainsi qu’une analyse méthodologique approfondie forment l’essentiel de cette thèse ayant pour le dénominateur commun une amélioration de la sensibilité des expériences RMN à l’état solide. Le mémoire de thèse présente dans sa première partie de nouvelles approches dans les études structurales et dynamiques des protéines microcristallines, membranaires et fibrillaires ainsi qu’une étude dynamique et conformationnelle des chaines phospholipidiques dans les liposomes. La deuxième partie est essentiellement concentrée sur une analyse détaillée de certains aspects méthodologiques de la RMN du solide en relation avec le découplage dipolaire hétéronucléaire, indispensable dans l’obtention des spectres de haute résolution.. / NMR in the solid state has become a major tool for morphological characterization, structural and dynamic microcrystalline proteins, polymers, synthetic or natural materials, small molecules of pharmaceutical interest or minerals. Progress in understanding the structure and dynamics of molecular systems in the solid state are very heavily dependent on methodologies implemented in their studies. This thesis in this context carrying the main effort on certain methodological aspects of NMR in the solid state, with the goal of developing new approaches and improve the methods already used and in order to extract optimum specific information on the spin system under study. The fundamental studies of solid biologically relevant systems, the development of new methodologies and a thorough methodological analysis form the core of this thesis with the common denominator for an improvement of the sensitivity of NMR experiments in solid state. The thesis presents the first part of new approaches in structural and dynamic studies microcrystalline proteins, membrane and fibrillar and a dynamic study and conformational channels in phospholipid liposomes. The second part is mainly concentrated on a detailed analysis of some methodological aspects of solid state NMR related heteronuclear dipolar decoupling essential in obtaining high resolution spectra.

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est devenue une des techniques spectroscopiques les plus puissantes et polyvalentes de la chimie analytique avec des applications multiples dans des différents domaines de la recherche. Cependant, un des inconvénients majeurs de la RMN est le processus fastidieux d'analyse de donnée qui nécessite fréquemment des interventions humaines. Ces dernières font diminuer non seulement l'efficacité et l'objectivité des études mais également renferment les champs d'applications potentielles de la RMN pour les non-initiés. Par conséquent, le développement des méthodes computationnelles non supervisées se trouve nécessaire. Les travaux réalisés ici représentent des nouvelles approches dans le domaine de la métabolomique et de la biologie structurelle. Le défi ultime de la RMN métabolomique est l'identification complète de l'ensemble des molécules constituant les échantillons biologiques complexes. Cette étape est vitale pour toute interprétation biologique. Dans la première partie de cette thèse, une nouvelle méthode numérique a été développée pour analyser des spectres à deux dimensions HSQC et TOCSY afin d'identifier les métabolites. La performance de cette nouvelle méthode a été démontrée avec succès sur les données synthétiques et expérimentales. La RMN est une des principales techniques analytiques de la biologie structurale. Le processus conventionnel de détermination structurelle est bien établie avec souvent une attribution explicite des signaux. Dans la seconde partie de cette thèse, une nouvelle approche computationnelle est présentée. Cette nouvelle méthode permet de déterminer les structures RMN sans attributions explicites des signaux. Ces derniers proviennent de données spectrales tridimensionnelles TOCSY et NOESY. Les structures ont été résolues en appliquant cette nouvelle méthode aux données spectrales d'une protéine de 12kDa. / Nuclear Magnetic Resonance (NMR) has become one of the most powerful and versatile spectroscopic techniques in analytical chemistry with applications in many disciplines of scientific research. A downside of NMR is however the laborious data analysis workflow that involves many manual interventions. Interactive data analysis impedes not only on efficiency and objectivity, but also keeps many NMR application fields closed for non-experts. Thus, there is a high demand for the development of unsupervised computational methods. This thesis introduces such unattended approaches in the fields of metabonomics and structural biology. A foremost challenge to NMR metabolomics is the identification of all molecules present in complex metabolite mixtures that is vital for the subsequent biological interpretation. In this first part of the thesis, a novel numerical method is proposed for the analysis of two-dimensional HSQC and TOCSY spectra that yields automated metabolite identification. Proof-of principle was successfully obtained by evaluating performance characteristics on synthetic data, and on real-world applications of human urine samples, exhibiting high data complexity. NMR is one of the leading experimental techniques in structural biology. However the conventional process of structure elucidation is quite elaborated. In this second part of the thesis, a novel computational approach is presented to solve the problem of NMR structure determination without explicit resonance assignment based on three-dimensional TOCSY and NOESY spectra. Proof-of principle was successfully obtained by applying the method to an experimental data set of a 12-kilodalton medium- sized protein.

L'augmentation des taux cellulaires de p53 en réponse aux dommages à l'ADN a été largement attribuée à une augmentation de la demi-vie de la protéine. Il est maintenant bien établi que la régulation traductionnelle de l'ARNm de p53 est également critique à la fois pour la répression de l'accumulation de p53 dans des conditions normales, et l'induction de la protéine en réponse aux dommages de l'ADN. Nos travaux se sont accès sur l'étude du rôle de facteur de réparation de l'ADN Ku dans la régulation traductionnelle de l'ARNm P53. Nous avons montré que Ku réprime la synthèse de la protéine p53 et l'apoptose p53-dépendante via la liaison à une structure en tige-boucle dans la 5'UTR de l'ARNm. Cependant, la répression traductionnelle exercée par Ku est levée après un stress génotoxique. Le mécanisme sous-jacent implique l'acétylation de Ku qui perturbe les interactions Ku-ARNm p53. Ces résultats suggèrent que la répression traductionnelle de p53 par Ku constitue un nouveau mécanisme cytoprotectif liant la réparation de l'ADN et la traduction des ARNm. / Increases in p53 protein levels after DNA damage have largely been attributed to an increase in the half-life of the p53 protein. It is now well accepted that translational regulation of p53 mRNA is also critical for both repression of p53 accumulation in unstressed conditions and induction of the p53 protein in response to DNA damage. Our work focused on studying the role of DNA repair factor Ku in the regulation of P53 mRNA translation. We showed that Ku represses p53 protein synthesis and p53-mediated apoptosis by binding to a stem-loop structure within the p53 5'UTR. However, Ku-mediated translational repression is relieved after genotoxic stress. The underlying mechanism involves Ku acetylation which disrupts Ku-p53 mRNA interactions. These results suggest that Ku-mediated repression of p53 mRNA translation constitutes a novel cytoprotective mechanism linking DNA repair and mRNA translation.

Le travail de thèse présente une approche innovante pour la construction d’une bibliothèque de protéines basées sur l’ossature protéique. L’objectif est de générer une source de biodiversité artificielle permettant la création de nouvelles capacités d’interaction avec des cibles d’intérêts. Une banque, basée sur une ossature protéique bactérienne avait déjà été construite dans l’équipe, mais elle nécessitait d’être optimisée. L’étape initiale a été d’explorer les raisons de l’instabilité des protéines de la banque de première génération, ceci par des approches d’étude de la structure in silico suivie d’une stratégie de mutagenèse dirigée. Des positions déstabilisantes existant dans la première banque ont donc été remplacées dans la banque de deuxième génération. La deuxième étape a eu pour objectif de diminuer le nombre de positions diversifiées et de simplifier le schéma de diversification des variants de la banque. Puis un procédé de filtration et de shuffling de ces variants a été mis au point pour augmenter la proportion de séquences codantes correctes. Une nouvelle stratégie de filtration basée sur la technique d’exposition sur phage a été élaborée, en exploitant le fait que la protéine matrice de la banque, l'ossature protéique a un partenaire biologique capable d’interagir sur la zone « constante », non modifiée par le schéma de diversification. Ainsi les variants de la banque exposés dans une conformation correcte à la surface des phages ont pu être capturés par ce partenaire. Ensuite, les séquences correspondant à ces variants ont été recombinées entre elles pour recréer une plus grande diversité utile. Une bibliothèque optimisée composée de 2.8 x 108 protéines indépendantes a ainsi été obtenue. Cette nouvelle banque optimisée a permis de sélectionner par Phage display, des interacteurs contre plusieurs cibles de structures différentes. Ces nouveaux interrupteurs sont spécifiques de leurs cibles et présentent des affinités de l’ordre du μM. Une approche de séquençage à haut débit a également été entreprise pour réaliser une analyse plus approfondie des séquences de cette bibliothèque et de notre processus de sélection. Cette approche nous a apporté une nouvelle dimension pour la caractérisation des banques construites au laboratoire notamment concernant la diversité réelle de ces banques. Pour le suivi de sélections, nous avons appréhendé le séquençage haut débit comme un moyen d’identifier les interacteurs spécifiques d’une cible par l’analyse exhaustive des séquences issues des sélections. L’objectif est ici de mettre au point un protocole utilisant l’approche NGS pour identifier les interacteurs spécifiques isolées par Phage Display. / Here new methods to build a library of artificial proteins based on a new protein framework have been developed. The objective is to generate a source of artificial biodiversity allowing the creation of new interaction capacities with various specific targets. A first-generation library was previously built with this scaffold, but it needed to be optimized. The first step was to explore the reasons of the instability of the first generation proteins library through an in silico approaches followed by a site-directed mutagenesis strategy. The second step was to reduce the number of diversified positions and simplify the randomization scheme of the variants of the library. Then a method of filtering and shuffling of the variants of the bank was elaborated. To increase the proportion of correct coding sequences, a new filtration strategy based on the phage display technique has been developed, exploiting the fact that the scaffold of the librarie. This scaffold has a particularly interesting biological partner able to interact on the "constant" zone. This filtration made it possible to recover a set of well-folded clones. Then, DNA sequences corresponding to these clones were recombined with each other to recreate a greater useful diversity. An optimized library of 2.8 x 108 independent proteins was obtained. This new optimized library has enabled us to select, by a phage display approach, binders against several targets of different structures. These new binders are specific for their targets and have affinities in the μM range. A high throughput sequencing (NGS) approach was also undertaken to further analyse the library sequences and the selection process. This approach offers a new dimension for the characterization of the library built in the laboratory, especially concerning it actual diversity. To follow the selections, we have considered the NGS as a way to identify the target-specific binders through exhaustive analysis of the sequences obtained from selections. The objective here is to develop a general protocol using the NGS approach to identify specific binders isolated by Phage Display.

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un problème biologique et son objectif est de comprendre les mécanismes d’assemblage des protéines. L’assemblage d’une protéine en oligomère est particulièrement important car il est impliqué dans de nombreuses pathologies allant de l’infection bactérienne aux maladies de type Alzheimer ou même des cancers. L’assemblage protéique est un mécanisme de combinaison de deux ou plusieurs chaînes protéiques, il est aussi par ailleurs souvent utilisé par les organismes vivants pour déclencher une activité biologique. La sous unité B de la toxine du choléra(CtxB5), qui appartient à la famille des toxines AB5, est étudiée comme modèle principal de l’assemblage. Des résultats expérimentaux ont fourni des informations sur l’assemblage de la toxine mettant en avant l’implication de certains acides aminés. La première question que j’ai abordée pendant ma thèse était de comprendre leur rôle et de voir si les approches réseaux étaient pertinentes pour y répondre. J’ai pu montrer en utilisant des mutations d’acides aminés que ces derniers s’influençaient entre eux suivant des mécanismes en cascade ou de « Peer to Peer » afin de coordonner les étapes de l’assemblage (les chapitres 4, 5 et 6). La structure et la fonction des protéines sont définies par des séquences d’acides aminés qui varient naturellement en raison de mutation génétique. J’ai donc décidé d’élargir ce champ d’investigation pour voir si le mécanisme en cascade était généralisable comme moyen de perturber une structure de protéine par le biais d’une mutation. Ici il s’agit de comprendre les changements de structure liés à des mutations et pouvant menés à des maladies. J’ai tout d’abord étudié des jeux de données pour connaître les caractéristiques réseaux de protéines saines (chapitre 7, 8 et 9), avant de regarder l’effet de la mutation systématique de chacun des acides aminés de CtxB5 sur sa structure globale (chapitre 10 et 11). Les mutations peuvent engendrer des changements de structure modérés ou très grand autour de l’acide aminé muté ou à des distances très éloignées. Ces résultats sont consistants avec tous les effets connus de mutation : robustesse (maintien de la fonction), évolution ou adaptation (émergence d’une nouvelle fonction) et fragilité (pathologies). Les résultats montrent aussi une faible corrélation entre le nombre de contacts d’un acide aminé et la quantité de changement structuraux induit par sa mutation. Il n’est donc pas simple d’anticiper l’effet d’une mutation : Le dernier chapitre de ma thèse aborde ce problème (chapitre 12). / The aim of this study is to understand protein assembly mechanisms. The assembly of a protein in an oligomer is particularly important because it is involved in many pathologies going from bacterial infection, Alzheimer like diseases or even some cancers. Protein assembly is the combination of two or more protein chains to induce a biological activity. The B subunit of the cholera toxin pentamer (CtxB5), which belongs to the family of AB5 toxins, is studied as the main model of assembly. Experimental results have provided information on the assembly of the toxin highlighting the involvement of certain amino acids. The first problem addressed in my thesis is to understand their role and see if network approaches are relevant to such investigation. I was able to show using amino acid mutations, that amino acids influence each other by cascade or "peer to peer" mechanisms in order to coordinate the various steps of the assembly (Chapters 4, 5 and 6). The structure and function of the proteins are defined by amino acid sequences which naturally vary due to genetic mutation. So I decided to expand this field of investigation to see if the cascade mechanism was generalized as a mean of disrupting a protein structure. Here it is to understand how a protein loses its function by way of a significant change of structure upon mutation. First, I studied dataset to know the characteristics of healthy protein networks (Chapter 7, 8 and 9), and after I looked at the effects of the systematic mutation of each amino acid of CtxB5 on its overall structure (Chapter 10 and 11). Mutations led from moderate to very large structural changes around the mutated amino acid or at long distances. These results are consistent with known effects of mutation: robustness (maintenance function), evolution or adaptation (emergence of a new feature) and fragility (pathologies). The results also show a weak correlation between the number of amino acid contacts of the mutated amino acid and the amount of structural change induced by its mutation. It is therefore not easy to anticipate the effect of a mutation: The last chapter of my thesis addresses this problem (Chapter 12).

Les nanotubes de tunnellisation (TNT) sont des structures riches en F-actine qui relient des cellules distantes, permettant le transport de nombreux composants cellulaires (des vésicules, des organites etc.). Les TNT sont impliqués dans des processus cellulaires clés, tels que le développement, l'immunité et la régénération des tissus, mais également dans la transmission de divers agents pathogènes. Plusieurs facteurs moléculaires ont été identifiés pour participer à la formation de la formation de TNT. Le complexe de l'exocyste est l'un des premiers facteurs moléculaires impliqués dans cette formation. Il est impliqué dans l’attachement des vésicules sécrétoires, suggère que les protéines qui régulent le trafic vésiculaire pourraient jouer un rôle dans la formation de TNT. Nous avons émis l'hypothèse que la formation de TNT est modulée par des protéines qui participent à la fois à la régulation du trafic vésiculaire et au remodelage du cytosquelette d'actine, deux processus qui sont essentiels pour la formation de ces structures. Comme les Rab-GTPase sont les principaux régulateurs du trafic vésiculaire et participent à la régulation du cytosquelette d'actine, nous avons examiné le rôle de cette famille de protéines dans la formation de TNT. Tout d'abord, nous avons effectué un criblage de plusieurs protéines de Rab pour son effet sur le transfert de vésicule dépendant de TNT. Nous avons constaté que Rab8a, Rab11a et Rab35 ont un effet positif sur le transfert de vésicule. Surexpression de Rab8a et Rab11a augmentait également le nombre de cellules connectées au TNT. Lors de la surexpression de VAMP3 (une autre protéine impliquée dans le trafic vésiculaire), augmentait du nombre de cellules connectées au TNT. Une analyse plus poussée a montré que les trois protéines (Rab11a, Rab8a et VAMP3), ont un effet sur la formation de TNT de manière cascade. Pour établir une relation entre Rab11a et Rab8a, nous avons vérifié le rôle de Rabin8 sur la formation de TNT (une protéine qui interagit avec Rab11 et qui active Rab8) et nous n’avons observé aucun effet dans la formation de TNT. De plus, nous avons vérifié une autre protéine dont la fonction est similaire à Rabin8, à savoir GRAB (facteur d’échange de nucléotide de guanine-GAP- pour Rab3A) et son rôle dans la formation de TNT. Surexpression de GRAB augmente la formation de TNT, mais qu’elle agit de manière indépendante de Rab11 et Rab8a pour réguler la formation de TNT. L'analyse de Rab35-GTP, impliquée dans le recyclage des endocytes, la cytokinèse et la croissance des neurites, augmente la formation de TNT. La croissance des neurites est nécessaire pour la connectivité neuronale et le recyclage des vésicules joue un rôle crucial dans ce processus. Rab35 interagit avec plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire, telles que ACAP2 (GAP de ARF6), MICAL-L1 (molécule interagissant avec CasL-like1 et participe dans le recyclage des vésicules) EHD1 (un ciseau moléculaire) qui participe dans la scission de la vésicule). Sur les endosomes positifs pour ARF6, Rab35 recrute ACAP2 et MICAL-L1 et forme un complexe qui se lie à EHD1 pour réguler la croissance des neurites. Nos données suggèrent fortement que ces effecteurs pourraient également être impliqués dans la formation de TNT. Individuellement, ACAP2, EHD1 et ARF6-GDP régulent la formation de TNT de manière positive et MICAL-L1 ne montre aucun effet sur les TNT. En outre, des données préliminaires indiquent que Rab35 et EHD1 agissent dans un mécanisme en cascade pour réguler la formation de TNT, suggérant que la formation de TNT et la croissance des neurites peuvent agir de manière similaire. Les molécules identifiées constituent des cibles moléculaires potentielles pour les thérapies visant à bloquer la propagation d'agents pathogènes transférés à travers les TNT. Cette étude prouve que les protéines jouant un rôle dans le trafic vésiculaire et la croissance des neurites participent également à la formation de TNT. / Tunneling nanotubes (TNTs) are F-actin rich structures that connect distant cells, allowing the transport of many cellular components, including vesicles, organelles and different kind of molecules. TNTs are implicated in key cellular processes, such as development, immunity and tissue regeneration, but also in the transmission of various pathogens. Several molecular factors have been identified to participate in the regulation of TNT formation. One of the early molecular factors that is implicated in TNT formation is the exocyst complex. This complex is also involved in the tethering of secretory vesicles during secretion, which suggest that proteins that regulate vesicle trafficking could have a role in TNT formation. We have hypothesized that the formation of TNTs is modulated by proteins that participate in both, the regulation of vesicle trafficking and the remodelling of the actin cytoskeleton, and that these two processes are key for the formation of these structures. Since Rab GTPases are the major regulators of vesicle trafficking and also participate in actin cytoskeleton regulation, we examined the role of this protein family in TNT formation. First, we performed a screening of several different Rab proteins for its effect on TNT-dependent vesicle transfer. We found that Rab8a, Rab11a and Rab35 have a positive effect on vesicle transfer. Additional studies demonstrated that Rab8a and Rab11a overexpression also increase the number of TNT connected cells. Upon overexpression of VAMP3 (another protein involved in vesicle trafficking), we also observed an increase in the number of TNT connected cells. Further analysis showed that all three proteins, i.e. Rab11a, Rab8a and VAMP3, show an effect on TNT formation in a cascade dependent manner. To establish a relationship between Rab11a and Rab8a, we checked the role of Rabin8 (a protein that interacts with Rab11 and activates Rab8), on TNT formation and we found that it has no role in TNT formation. Additionally, we checked another protein whose function is similar to Rabin8, i.e. GRAB (guanine nucleotide exchange factor for Rab3A) and its role in TNT formation. The results show that GRAB overexpression increases TNT formation, but it acts in a pathway independent of Rab11 and Rab8a to regulate TNT formation. The analysis of Rab35, a protein involved in endocytic recycling, cytokinesis and neurite outgrowth, showed that the GTP-Rab35 bound form also increases TNT formation. Neurite outgrowth is an essential process in order to establish neural connectivity and vesicle recycling plays a crucial role in this process. Rab35 interacts with several proteins, that are involved in vesicle trafficking such as such as ACAP2 (acts as GAP of ARF6), MICAL-L1 (molecule interacting with CasL-like 1, which plays a role in vesicle recycling) EHD1 (a molecular scissor that has a role in vesicle scission). At the ARF6 positive endosomes, Rab35 recruits ACAP2 and MICAL-L1, and forms a complex that binds to EHD1 to regulate neurite outgrowth.Our data strongly suggest that these effectors may also be involved in the formation of TNTs. Individually, ACAP2, EHD1 and ARF6-GDP regulate TNT formation in a positive manner. But MICAL-L1 overexpression in cells shows no effect on TNTs. Also, preliminary data, indicates that Rab35 and EHD1 acts in a cascade mechanism to regulate TNT formation. This indicates that TNT formation and neurite outgrowth may act in a similar, but not exact pathway. The molecules identified here that have a role in TNT formation, constitute potential molecular targets for therapies aiming to block the spreading of pathogens that transfer through TNTs.This study proves that proteins that have a role in vesicle trafficking and neurite outgrowth, such as Rab proteins, are also involved in TNT formation.