Le glioblastome multiforme (GBM) est une tumeur primaire du cerveau dont le pronostic est très sombre, en raison de son caractère infiltrant, de la radiorésistance de ses cellules et de la faible biodisponibilité encéphalique des molécules chimiothérapeutiques. De plus, les cellules souches mésenchymateuses (MSC) de la moelle osseuse sont recrutées au site tumoral et supportent la néovascularisation et le microenvironnement inflammatoire. Ces cellules ont la capacité de se mobiliser et de migrer vers la tumeur, en plus de s'adapter aux conditions hypoxiques tumorales. La métalloprotéase MT1-MMP est principalement responsable du phénotype migratoire des cellules de GBM et des MSC. Toutefois, le développement d'inhibiteurs de la fonction catalytique des métalloprotéases s'est révélé un échec en clinique et n'a pas réussi à améliorer la survie des patients atteints de GBM. De plus en plus d'évidences expérimentales démontrent de nouvelles fonctions non-protéolytiques des métalloprotéases et l'étude de ces fonctions permettra d'envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques. Considérant le rôle que joue le stress du réticulum endoplasmique (RE) dans l'induction de l'apoptose, que les cellules de GBM sont constitutivement stressées et surexpriment une grande quantité de MT1-MMP qui transit par le RE, nous avons émis l'hypothèse que MT1-MMP peut jouer un rôle de premier plan dans le contrôle de la balance survie/mort des cellules de GBM. De plus, considérant le recrutement des MSC au site tumoral hypoxique, leur migration en partie dépendante du domaine cytoplasmique de MT1-MMP et leur contribution à la progression tumorale du glioblastome, nous avons émis l'hypothèse que l'hypoxie et le facteur de transcription HIF-1 régulent l'expression de protéines de signalisation intracellulaires responsables de la signalisation par le domaine cytoplasmique de MT1-MMP et de la migration des MSC. Nos résultats documentent deux nouvelles fonctions non-protéolytiques associées à MT1-MMP. D'une part, l'inhibition pharmacologique du trafic vésiculaire ou la simulation des interactions avec la matrice extracellulaire impose un grand stress endoplasmique et stimule l'apoptose par la voie UPR, mais la répression génique de MT1-MMP permet de renverser ce stress et la signalisation pro-apoptotique qui en découle, mettant en évidence le rôle primordial de MT1-MMP dans ces processus. La balance entre les signaux pro- et anti-apoptotiques découlant de la voie UPR est finement régulée et MT1-MMP participe à cette « décision cellulaire ». Enfin, il existe un axe de signalisation HIF-1/MT1-MMP/3BP2, dans les MSC, qui leur permet de se mobiliser et de migrer. La protéine adaptatrice 3BP2, connue pour son rôle dans la mobilisation des cellules inflammatoires, joue le rôle de médiateur de la signalisation migratoire des MSC en aval de MT1-MMP, en réponse à l'hypoxie. En plus de ses fonctions catalytiques, la MT1-MMP est dotée de fonctions signalétiques dans le contrôle de la survie et de la migration cellulaire. Le ciblage de ces nouvelles fonctions signalétiques de MT1-MMP pourrait être une stratégie prometteuse pour le traitement du GBM. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : glioblastome, cellules souches mésenchymateuses, hypoxie, MT1-MMP, stress du réticulum endoplasmique.

70% des mutations identifiées sur le gène responsable de la mucoviscidose correspondent à la délétion de la phénylalanine en position 508 du domaine NBD1 de la protéine CFTR. Cette mutation est responsable, à 37°C, d'un mauvais repliement, du blocage et de la dégradation rapide de CFTR au niveau du réticulum endoplasmique (RE). Plusieurs études ont montré que CFTR-F508del est dégradée au niveau du cytoplasme par le protéasome après translocation à travers le canal Sec61. Cependant cette dégradation n'est pas affectée par l'ATP et n'est inhibée que partiellement par les inhibiteurs les plus spécifiques du protéasome. Par ailleurs, une série d'observations a suggéré que la dégradation de CFTR-F508del est un processus impliquant d'autres voies protéolytiques dont la nature reste encore inconnue.<br />Au cours de mon doctorat, j'ai essayé de caractériser ces voies de dégradation en approfondissant le rôle de l'ATP et du protéasome et surtout en mettant en évidence l'implication de voies dépendantes du GTP. Mon travail a été réalisé en deux étapes. La première a porté sur l'étude de la dégradation de CFTR mutée au niveau microsomale, et la deuxième sur la caractérisation de cette voie au niveau cellulaire. L'ensemble des résultats montre, pour la première fois, qu'il n'y a pas de corrélation entre l'activité protéasomale et la dégradation de CFTR-F508del au niveau du RE. Cette dernière est dégradée par une voie GTP-dépendante impliquant les protéines G hétérotrimériques et localisée au niveau du RE.

Le développement de l'intolérance au glucose et du diabète de type 2 (DT2) est associé à l'augmentation d'apparition des acides gras non-estérifiés (AGNE) en circulation et à la réduction du stockage des acides gras alimentaires dans les tissus adipeux blancs. Ceci mène à une augmentation des flux lipidiques vers les tissus maigres, conduisant à l'accumulation de métabolites toxiques tels que les glycérolipides, les céramides et les acylcarnitines, qui peuvent induire l'insulino-résistance. D'autre part, le stress du réticulum endoplasmique (RE) est induit suite à une surexposition aux AGNE ainsi qu'une lipogenèse de novo trop active. Cet ouvrage a pour objectif d'étudier les effets d'un traitement au 4phénylbutyrate (4-PBA), un chaperon chimique connu pour augmenter la fonction du RE et prévenir l'induction du stress du RE, sur la sensibilité à l'insuline, la régulation des flux d'AGNE ainsi que leur métabolisme tissulaire. L'hyperinsulinémie, la résistance à l'insuline, l'hypertriglycéridémie et la stéatose hépatique présentes chez les rats sous diète riche en gras et en fructose (high-fat, high-fructose) associé à l'injection d'une petite dose de streptozotocin (rats HFHFS) ne sont pas renversées par le 4-PBA, même si ce traitement réduit la glycémie à jeun tant chez les rats contrôles que les rats diabétiques. Le 4-PBA accélère à la fois l'apparition systémique et la clairance des AGNE. De plus, il normalise l'augmentation du captage fractionnel et le métabolisme non-oxydatif des AGNE par le muscle squelettique. Le 4-PBA augmente l'oxydation hépatique des AGNE et conduit à une augmentation de l'expression génique de Srebpf1 . Les animaux traités présentent une augmentation du captage fractionnel des AGNE par les tissus adipeux sous-cutanés (TASC) malgré que la taille adipocytaire de ce dépôt soit plus importante que celle des animaux contrôles. In vitro, le traitement avec des chaperons chimiques augmente la fonction du RE et inhibe la différenciation des précurseurs adipocytaires. D'autre part, le traitement au 4PBA, mais pas à l'acide tauro-ursodeoxycholique (TUDCA), stimule le captage des acides gras par les adipocytes matures.En dépit de l'amélioration de la glycémie à jeun, le 4-PBA conduit à une augmentation de la lipogenèse hépatique, à l'augmentation des flux systémiques d'AGNE et au remodelage hypertrophique du TASC et n'améliore pas la sensibilité à l'insuline systémique dans un modèle nutritionnel de DT2.

La réponse au stress oxydatif joue un rôle important dans de nombreux processus d’adaptation biologique. Les sélénoprotéines jouent un rôle clef dans le contrôle du stress oxydatif. Des mutations du gène codant pour la sélénoproteine N (SelN) sont la cause de différentes formes de dystrophies musculaires chez l’Homme mais la fonction moléculaire de SelN reste inconnue. Au cours de ma thèse j’ai cherché à déterminer la fonction moléculaire de SelN, et son rôle dans les mécanismes de régulation Rédox. Le modèle de souris Sepn1-/- a constitué l’outil central permettant de répondre à ces objectifs.Les principaux résultats ont révélé une sensibilité particulière des souris Sepn1-/- à certains agents inducteurs de stress oxydatif ou réticulaire. J’ai également caractérisé le modèle Sepn1-/- par séquençage haut débit, en comparant les muscles paravertébraux d’animaux Sepn1-/- et sauvages. Les résultats montrent que malgré l’absence de phénotype musculaire, il y a activation de 580 gènes codant pour des protéines secrétées et mettent en avant l’activation d’un certain nombre de voies métaboliques. Ces résultats participent à une meilleure caractérisation du rôle de la sélénoprotéine N dans le réticulum endoplasmique. / Oxidative stress response plays a major function in the adaptation of biological systems. Selenoproteins have a main role in oxidative stress control. Mutations in the gene coding for the selenoprotein N (SelN) cause different muscular dystrophies in Humans but the molecular function of SelN is still unknown. The main objective of my PhD was to determine the molecular function of SelN, and its role in Redox regulation mechanisms. The Sepn1-/- mouse model was a central tool to reach those objectives.The key results revealed a higher sensibility of Sepn1-/- mice to specific oxidative or reticular stress inducers. Moreover, the Sepn1-/- mouse model was characterized by high throughput sequencing, comparing gene expression of paravertebral muscle of Sepn1-/- and wild type animals. Results showed activation of 580 genes in Sepn1-/- mice despite the absence of muscular phenotype in those conditions. Activated genes are coding for secreted proteins and indicated the activation of several metabolic pathways. Those results participated to Sel N function determination in the endoplasmic reticulum.

La biogénèse des ribosomes consiste à assembler les ARN ribosomiques (ARNr) et les protéines ribosomiques de la petite sous unité (RPSs) ou de la grande sous unité (RPLs) afin de former les sous unités 40S et 60S du ribosome. Ce processus est l’un des plus complexes des cellules dont il utilise une grande quantité des ressources. Un taux élevé de biogénèse des ribosomes est une caractéristique de la prolifération cellulaire dans les conditions physiologiques ou pathologiques. L’inhibition de la biogénèse des ribosomes active un checkpoint du cycle cellulaire qui induit un arrêt du cycle cellulaire, et selon le contexte, l’apoptose. L’activation de ce checkpoint est due au facteur suppresseur de tumeur p53 qui s’accumule lorsque la biogénèse des ribosomes est inhibée grâce à l’inhibition de son facteur de dégradation, l’ubiquitine ligase E3 MDM2. Cette inhibition de MDM2 se fait par la fixation d’un complexe formé par les protéines ribosomiques RPL11 et RPL5 et l’ARNr 5S. Des études ont montré le potentiel thérapeutique de l’activation de ce checkpoint dans des cancers caractérisés par une biogenèse ribosomique élevée. Par contre l’activation de p53 semble avoir un rôle pathologique dans les ribosomopathies, un ensemble de pathologies causées par un défaut dans la biogénèse des ribosomes comme l’anémie macrocytaire de Diamond-Blackfan (ABD). p53 est clairement impliqué dans les effets anti-prolifératifs de l’inhibition de la biogénèse des ribosomes, cependant de nombreuses évidences montrent l’existence de mécanismes indépendants de p53 qui affectent l’homéostasie cellulaire. On observe par exemple dans l’ABD, des mutations de RPL11/RPL5 dont la déplétion in-vitro n’induit pas p53. Mon travail de thèse a consisté à élucider les mécanismes mis en place par les cellules pour répondre à l’inhibition de la biogénèse des ribosomes, dans un modèle in-vitro de lignées cellulaires. Dans ces lignées, nous avons inhibé la biogénèse des ribosomes par déplétion des RPs de la grande ou de la petite sous unité, indépendamment de l’induction ou pas de p53, à savoir, RPs6, RPL7a et RPL11. Nous avons mis en évidence des liens entre l’inhibition de la biogénèse des ribosomes et l’homéostasie du réticulum endoplasmique, ou la régulation de l’expression de gènes du métabolisme tels que l’enzyme oncogénique PHGDH. / Ribosome biogenesis is the process that leads to the assembly of ribosomal RNA (rRNA) and ribosomal proteins of the small (RPS) or the large (RPL) subunit into ribosomal 40S and 60S subunits. This is a highly complex process in the cells which uses a large amount of energy and resources. High rate of ribosome biogenesis is a trait of cell proliferation in physiological or pathogenic conditions. Inhibition of ribosome biogenesis activates a cell cycle checkpoint which induces a cell cycle arrest, and apoptosis. Activation of this checkpoint is due to the inhibition of ubiquitin ligase E3 MDM2, which does not anymore address the tumor suppressor factor p53 to proteasome. The p53 tumor suppressor factor then accumulates in cells and blocks the cell cycle progression. The inhibition of MDM2 is caused by the binding of a complex formed by RPL11, RPL5 and rRNA 5S. Few studies reveal that activation of this checkpoint has a therapeutic effect on cancer cells characterized by high rate of ribosome biogenesis. However, p53 activation seems to have pathogenic effects in ribosomopathies, a set of disorders characterized by ribosome biogenesis impairment, like Diamond-Balckfan macrocytic anemia (DBA). It is clear that p53 has anti-proliferative effects when ribosome biogenesis is inhibited, but evidences show that p53independants mechanisms also exist. In DBA for example, mutations in RPL5 and RPL11 that do not lead to p53 activation are observed. The goal of this study was to investigate the cellular mechanisms induced in response to inhibition of ribosome biogenesis. These investigations have been performed in an in-vitro system of cell lines. In those cell lines, ribosome biogenesis has been inhibited by depletion of RPs of the 40S or 60S ribosomal independently of p53 status. We brought out links between inhibition of ribosome biogenesis and endoplasmic reticulum homeostasis, or metabolic genes expression regulation like oncogene PHGDH.

CONTEXTE: Les " Type I Congenital disorders of glycosylation " (CDG-I) comportent des déficits de biosynthèse de l'oligosaccharide lié au dolichol (DLO) qui est nécessaire pour la N-glycosylation des protéines. Ces déficits induisent : 1) une hypoglycosylation des protéines qui serait à l'origine de la pathologie ; et 2) une accumulation de DLO tronqués à partir desquels, par un mécanisme encore inconnu, des structures oligosaccharidiques libres phosphorylées (OSP) sont générées dans le cytosol. Afin de comprendre le rôle de ce processus dans le CDG, il était donc nécessaire de caractériser l'activité qui est à l'origine des OSP.RESULTATS: J'ai caractérisé biochimiquement une DLO diphosphatase (DLODP) qui génère des OSP et du dolichol phosphate à partir de DLO. L'activité DLODP co-fractionne avec un marqueur de l'appareil de Golgi (AG) mais pas avec les enzymes réticulaires qui utilisent le dolichol phosphate. Cette localisation inattendue de DLODP m'a conduit à étudier la génération des OSP dans les cellules en utilisant la bréfeldine A (BFA) qui fusionne l'AG avec le RE. La BFA ne modifie pas les taux de DLO tronqués ni ceux des OSP cytoplasmiques dans un modèle cellulaire de CDG-I. Cependant, dans ces cellules et dans les cellules témoins, la BFA induit une forte augmentation des OSP dans le système endomembranaire à partir de DLO non-tronqués.CONCLUSION: L'identification de différents pools d'OSP, topologiquement distincts et pouvant être modulés de façon indépendante, révèle la multiplicité des mécanismes pour la génération d'OSP et suggère que la DLODP Golgienne n'est pas forcément l'enzyme responsable de la génération des OSP dans le contexte de CDG-I. / BACKGROUND: Type I congenital disorders of glycosylation (CDG-I) are caused by genetic defects in the biosynthetic pathway for the dolichol-linked oligosaccharide (DLO) that is required for protein N-glycosylation. These mutations result in the accumulation of truncated DLO and protein hypoglycosylation. Although protein hypoglycosylation is thought to be the main pathogenic factor in CDG-I, the role of truncated DLO intermediates in cellular homeostasis is not clear. Truncated DLO intermediates are known to give rise to cytoplasmic oligosaccharyl phosphates (OSP) by an uncharacterized mechanism. To understand this DLO editing process biochemical and molecular characterization of the activity that generate OSP is needed.RESULTS: I biochemically characterized a DLO diphosphatase (DLODP) that generates OSP and dolichol phosphate from DLO. Subcellular fractionation of mouse liver homogenates demonstrated a microsomal activity that co-distributes with a Golgi apparatus (GA) marker but not with endoplasmic reticulum (ER)-situated dolichol phosphate utilizing enzymes. This unexpected localization of DLODP prompted me to study OSP generation in cells using brefeldin A (BFA), which fuses the GA with the ER. BFA did not affect the levels of truncated DLO or cytoplasmic OSP, present in a cellular model of CDG-I. However, in these, and control cells, BFA caused striking increases of OSP within the endomembrane system. CONCLUSION: the identification of topologically distinct, independently modulated, OSP pools indicates multiple mechanisms for OSP generation and suggest that the GA-situated DLODP may not be the enzyme responsible for OSP generation in CDG-I.

Le réticulum endoplasmique (RE) est le premier compartiment intracellulaire traversé par la voie de sécrétion des protéines. Au sein de cet organite, les protéines destinées à la sécrétion, à la membrane ou les protéines résidentes de la voie de sécrétion acquièrent une conformation native, et subissent une multitude de modifications post-traductionnelles incluant la glycosylation et la formation de ponts disulfures intra et intermoléculaires. Généralement, seules les protéines bien conformées sont véhiculées hors du RE grâce à un système de surveillance très fin dont le rôle est de vérifier la conformation correcte des protéines, de retenir les protéines mal conformées jusqu’à ce qu’elles atteignent une conformation adéquate ou de les adresser à la dégradation. Malgré le nombre important de protéines traversant la voie de sécrétion et de pathologies affectant le processus de repliement, seul un petit nombre de protéines ont été décrites dans le système de surveillance du RE et le système de repliement/dégradation qui lui est associé. Au cours de ma thèse, j’ai participé à la mise en place d’une stratégie expérimentale permettant d’isoler des facteurs impliqués dans le système de surveillance du repliement des protéines. Cette méthodologie nous a permis d’identifier et de caractériser la protéine AGR2 (Anterior Gradient 2), un membre putatif de la famille des Protein Disulfide Isomerase (PDI) qui semble interagir très précocement avec les polypeptides en voie de synthèse. Les résultats de notre étude fonctionnelle suggèrent qu’AGR2 joue un rôle dans l’homéostasie basale du RE et intervient spécifiquement dans la régulation de la dégradation des protéines mal conformées. L’étude du rôle moléculaire ce nouvel acteur du système de surveillance du RE pourrait permettre de progresser dans la compréhension de ce processus crucial pour l’homéostasie cellulaire. / The Endoplasmic Reticulum (ER) is the first intracellular compartment encountered by secretory proteins. In this organelle, secretory proteins and integral membrane proteins acquire their correct conformation and undergo many post-translational modifications such as N-glycosylation or disulfide bond formation. To ensure that proteins are properly folded, the ER has evolved a quality control system achieving surveillance on the protein folding status. Partially folded or misfolded proteins are not allowed to escape this compartment and remain in the ER or are taken in charge by the degradation machinery. About one third of the genome products mature in the ER, however thus far an apparently small number of quality control actors have been identified as being responsible for the survey of these proteins’s conformation. The importance of understanding principles regulating this mechanism is highlighted by the number of protein-misfolding human diseases. During my PhD thesis, I participate to a study aiming at discovering novel constituents of the ER quality control system. Our approach led to the identification and the characterization of Anterior Gradient 2 protein (AGR2) a potential member of the PDI-like family that interacts with nascent translocating polypeptides. The results of a functional study show that AGR2 is implicated in basal ER homeostasis and participates in the quality control capacity of the ER by specifically regulating the degradation of terminally misfolded proteins.

Le calcium (Ca2+) joue un rôle prépondérant dans la fonction de nos neurones et du système nerveux central. Différents travaux ont rapporté que la dérégulation de l’homéostasie calcique, est associée au développement de la Maladie d’Alzheimer (MA). Durant ma thèse, j’ai étudié l’implication de deux acteurs importants de l’homéostasie calcique du Réticulum Endoplasmique (RE) : 1) le Récepteur de la Ryanodine (RyR) faisant sortir le Ca2+ vers le cytosol et 2) l’isoforme tronquée de la Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+ ATPase 1 (S1T), ayant perdu la fonction de pompe calcique et jouant un rôle dans la fuite passive du Ca2+ du RE. Au cours de ma thèse j’ai démontré le mécanisme moléculaire impliqué dans la dérégulation de l’activité de l’isoforme RyR2 dans des modèles d’étude in vitro et in vivo de la MA. Nous avons montré que le RyR2 subit des modifications post-traductionnelles (MPTs) (phosphorylation, oxydation, nitrosylation) dans le cerveau de patients atteints de la MA et dans des modèles murins de la maladie. Nous avons identifié une cascade dans laquelle l’Amyloïde β (Aβ) active les récepteurs β2-Adrénergiques, conduisant aux MPTs du RyR2 aboutissant à la dissociation de la protéine régulatrice Calstabine2 du macrocomplexe du RyR2 et à l’augmentation de la fuite de Ca2+ du RE. Nous avons aussi mis en évidence la possibilité de réduire les MPTs du RyR2 et de stabiliser la Calstabine2 sur le macrocomplexe RyR2 en inhibant pharmacologiquement la cascade β2-Adrénergique. Par ailleurs, nous avons également stabilisé la Calstabine2 par des moyens pharmacologiques (in vitro et in vivo) ou génétiques (in vivo). Nos résultats montrent que cela permet non seulement de limiter la fuite de Ca2+ mais également de réduire le métabolisme du Précurseur du Peptide Amyloïde (APP) et les dépôts d’Aβ in vitro et in vivo et le déficit cognitif et les défauts de plasticité synaptique dans deux modèles murins d’étude de la MA. Nos résultats ont également montré l’existence d’une boucle d’amplification de la pathologie dans laquelle la dérégulation calcique liée au RyR accroit la production de l’Aβ qui va en retour induire les modifications du RyR. Par ailleurs, je me suis également intéressé à l’implication potentielle de S1T dans la MA. Nos résultats révèlent : 1) l’expression de S1T dans les cerveaux de patients Alzheimer et dans un modèle in vitro de la MA ; 2) l’induction de S1T par l’Aβ, 3) l’impact de l’expression de S1T sur le métabolisme de l’APP et 4) l’impact de l’expression de S1T sur la neuroinflammation dans des modèles in vitro et in vivo. L’article issu de cette seconde étude est en cours de soumission. Ainsi l’augmentation de la fuite du Ca2+ du RE vers le cytosol semble être particulièrement impliquée dans la physiopathologie de la MA. Le canal RyR2 se révèlerait être un candidat intéressant à cibler pour des approches thérapeutiques visant à réguler son activité dans le but de prévenir ou guérir la MA. / Calcium (Ca2+) plays a major role in the function of our neurones and central nervous system. Various studies reported that the deregulation of Ca2+ homeostasis is associated with the development of Alzheimer’s Disease (AD). During my PhD, I studied the implication in two important actors of the Endoplasmic (ER) Ca2+ homeostasis. 1) The Ryanodine Receptor (RyR) which leads Ca2+ from the ER towards the cytosol and 2) the truncated isoform of the Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+ ATPase 1 (S1T), which loses its Ca2+ pump function and plays a role in the ER passive Ca2+ leak. During my thesis I demonstrated the molecular mechanism involved in the deregulation of RyR2 isoform activity in in vitro and in vivo AD models. We have shown that RyR2 undergoes post-translational modifications (PTMs) (phosphorylation, oxidation, nitrosylation) in the brains of patients with AD and in murine models of the disease. We have identified a cascade in which Amyloid β (Aβ) activates β2-adrenergic receptors, leading to RyR2 PTMs resulting in dissociation of Calstabine2 regulatory protein from RyR2 macrocomplex and increased ER Ca2+ leakage. We have also demonstrated the possibility of reducing RyR2 PTMs and stabilizing Calstabine2 on the RyR2 macrocomplex by pharmacologically inhibiting the β2-adrenergic cascade. In addition, we have also stabilized Calstabine2 by pharmacological (in vitro and in vivo) or genetic (in vivo) means. Our results show that this is not only limiting Ca2+ leakage but also reducing the Amyloid Peptide Precursor (APP) metabolism and Aβ deposits in vitro and in vivo, and cognitive deficit and synaptic plasticity defects. two murine models of AD. Our results also showed the existence of a loop amplificating the pathology in which RyR-related calcium deregulation increases the production of Aβ, which in turn induces RyR modifications. In addition, I was also interested in the potential involvement of S1T in AD. Our results reveal: 1) the expression of S1T in the brains of Alzheimer patients and in an in vitro model of AD; 2) the induction of S1T by Aβ, 3) the impact of S1T expression on the metabolism of APP and 4) the impact of S1T expression on neuroinflammation in in vitro and in vivo models. The article from this second study is being submitted. Thus, the increase of the ER Ca2+ leakage towards the cytosol appears to be particularly involved in the pathophysiology of AD. The RyR2 channel would prove to be an interesting candidate to target for therapeutic approaches aimed at regulating its activity in order to prevent or cure AD.

Plusieurs arguments de la littérature suggèrent l’importance de l’alimentation dans le développement tumoral et l’efficacité des traitements anti-cancereux. Dans différents modèles animaux, la restriction calorique (CR) supprime la prolifération des cellules tumorales et les sensibilise aux thérapies ciblées. Par conséquent, des approches non-pharmacologiques comme la restriction calorique ont un intérêt grandissant en clinique. Considérant l’addiction des cellules tumorales aux nutriments, nous nous sommes demandé quels macronutriments pouvaient avoir des propriétés anticancéreuses. A partir d’un modèle murin de lymphomes B (modèle transgénique Eµ-Myc) nous avons testé l’impact de deux régimes alimentaires : l’un pauvre en glucides (Low CHO, 25% de réduction en glucides) et l’autre pauvre en protéines (Low PROT, 25% de réduction en protéines). Des souris syngéniques C57BL/6 ont été injectées par voie intraveineuse avec des cellules primaires Eμ-Myc. Malgré un apport alimentaire équivalent entre les groupes, nous avons observé que le régime pauvre en protéines augmente la survie globale des souris C57BL/6 développant un lymphome B Eµ-Myc. De manière intéressante, nous avons démontré que cet effet pro-survie est dépendant du système immunitaire. En effet, la déplétion des cellules T CD8+ ou l’utilisation d’un modèle murin immunodéficient NSG (NOD-SCID il2rγ), empêche l’effet bénéfique du régime pauvre en protéines sur le développement tumoral. Nous avons reproduit et étendu nos observations en utilisant des lignées modèles de cancéreuses colorectaux (CT26) et de mélanome (B16) injectée dans des souris syngéniques, immunocompétente. Les cellules tumorales étant fortement dépendantes des nutriments, nous avons émis l’hypothèse qu’un régime pauvre en protéines pourrait induire un stress du réticulum endoplasmique (RE) dans ces dernières. En effet, nous avons observé une augmentation des protéines impliquées dans la signalisation du RE : CHOP et sXBP1. Par conséquent, nous avons traité les souris nourries en régime pauvre en protéines avec deux inhibiteurs du stress du RE : TUDCA, inhibiteur générique et MKC4485 qui cible l’activité ribonucléase d’IRE1. Dans les deux cas, ces inhibiteurs ont bloqué l’effet du régime faible en protéines sur le développement tumoral et l’infiltration des T CD8+ au sein de la tumeur. Pour s’affranchir, des potentiels effets secondaires des inhibiteurs chimiques, nous avons invalidé IRE1 dans la lignée CT26 et nous avons obtenus des résultats similaires, démontrant que la voie IRE1 dans les cellules tumorales est une voie centrale dans la réponse immunitaire anticancéreuse induite par un régime pauvre en protéines. En outre, nous avons découvert que l’activation de RIG-I est un événement en aval de l’activation d’IRE1 et que, par analyse bio-informatique nous avons pu corréler une signature IRE1 à une infiltration immunitaire élevée et à une immunogénicité accrue du cancer chez les patients atteints de mélanome, glioblastome et cancer colorectal. De ce fait, nous avons démontré que la réponse du système immunitaire induite par un régime pauvre en protéines est une conséquence de l’activation accrue de IRE1 dans les cellules cancéreuses. / Several arguments from the literature suggested the importance of diets in cancer development and in the efficacy of anti-cancer therapies. Calorie restriction (CR) suppresses cancer growth in various animal models and sensitizes tumor cells to targeted therapies (Meynet & Ricci, 2014). Thus, non-pharmacologic approaches such as CR have a growing interest in the clinic. Considering the nutrient addiction of cancer cells, we wondered which specific macronutrients contribute the most to anti-cancer effects. Therefore, we tested the reduction in specific macronutrient without decrease in general calorie intake on tumor development. We used two diets: reduced in carbohydrates (Low CHO, -25% carbohydrates) and diet reduced in protein (Low PROT, -25% proteins) on the Eµ-Myc transgenic mouse model of B-cell lymphoma. Syngeneic C57BL/6 mice were intravenously injected with primary Eμ-Myc cells. We observed that low PROT-diet, in spite of equal calorie intake among the groups, resulted in increase of the overall survival of Eµ-Myc-bearing C57BL/6 mice. Very importantly, we established that this pro-survival effect is immune system-dependent as both depletion of CD8+ T cells and use of immunodeficient NSG (NOD-SCID il2rγ) mouse model prevented the beneficial effect of the low PROT-diet on the tumor development. We reproduced and further extended our observations using subcutaneous injection of CT26 colorectal cancer cells in syngeneic immunocompetent BALB/c mice and B16 melanoma in C57BL/6 mice. As tumor cells are highly dependent on nutrients, we speculated that low PROT diet could induce ER stress in tumor cells. Indeed, we observed increase in proteins implicated in ER stress signaling – CHOP and sXBP1. Therefore, we treated low PROT-diet fed mice with two ER stress inhibitors, the general inhibitor TUDCA or MKC4485, which targets IRE1 RNAse activity. In both cases, inhibitors significantly prevented the effect of the Low PROT-diet on tumor development and on intratumoral number of CD8+ T cells. To eliminate any side effects of chemical inhibitors, we invalidated IRE1 in CT26 cells and obtained similar results, demonstrating that IRE1 signaling in tumor cells is a central event in the low PROT-diet induced anti-cancer immune response. In addition, we have uncovered RIG-I activation as a downstream event of IRE1 activation and by bioinformatic analysis correlated high-IRE1 signature with high immune infiltration and enhanced immunogenicity of cancer in patients bearing melanoma, glioblastoma and colorectal cancer. Hence, we have shown that the immune system response elicited under a Low PROT diet is a consequence of increased IRE1 activation in cancer cells.

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