Mon travail de thèse concerne l’étude des leucémies aiguës lymphoblastiques T (LAL-T). Il se décline en deux projets. Le premier, Le Saracatinib affecte les LAL-T humaines en ciblant la kinase LCK dans les cellules riches en radeaux lipidiques, nous a permis d’identifier une nouvelle voie métabolique importante pour la prolifération des cellules leucémiques. Nous avons montré que la kinase LCK est intégrée dans les radeaux lipidiques et impliquée dans la croissance des cellules leucémiques. L’inhibiteur de LCK Saracatinib affecte les cellules de LAL-T in vitro et in vivo en ciblant particulièrement les cellules les plus agressives ayant beaucoup de radeaux lipidiques à leur surface. Ces résultats permettent d’envisager une nouvelle stratégie thérapeutique pour traiter les LAL-T et ont fait l’objet d’une publication parue dans Leukemia en janvier 2018. Le second projet, Les leucémies aiguës lymphoblastiques T produisent l’interleukine 7 de manière autocrine, démontre pour la première fois que pour la plupart des LAL-T, les cellules sont capables de sécréter elles-mêmes la cytokine IL-7. Nous avons complété cette étude par une analyse des mécanismes épigénétiques impliqués dans la régulation de cette sécrétion autocrine. Nos résultats montrent qu’elle est activée par la fixation des facteurs de transcription IRF-1 (Interferon Regulatory Factor 1) et IRF-2 au niveau du promoteur du gène IL 7, lorsque celui-ci est peu méthylé. Grâce à l’inactivation du gène IL-7 dans un de nos modèles de LAL-T, nous avons pu démontrer que la sécrétion autocrine favorise le développement de la leucémie chez la souris xénogreffée en impactant la prise de greffe et le nombre de cellules initiatrices de leucémie. Ainsi, la régulation épigénétique de la sécrétion autocrine d’IL-7 pourrait être impliquée dans les premières étapes de la leucémogenèse des LAL-T. / My PhD work concerns T-cells acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) and includes two projects. The first one, Saracatinib impairs maintenance of human T-ALL by targeting the LCK tyrosine kinase in cells displaying high level of lipid rafts, allow us to identify a new signaling pathway important for the proliferation of T-ALL cells. We showed that LCK is localized into lipid rafts and is involved in the growth of T-ALL cells. The LCK inhibitor Saracatinib affects T-ALL cells in vitro and in vivo by targeting the most aggressive cells displaying high level of lipid rafts. These results highlight a new therapeutic strategy to treat T-ALL and were published in Leukemia in January 2018. The second project, T cell acute lymphoblastic leukemia produces autocrine interleukin 7, demonstrated for the first time that T-ALL cells are able to produce IL-7 cytokine. We performed an analysis of epigenetic mechanisms involved in the regulation of this autocrine secretion. Our results showed that when the IL-7 gene promoter is low methylated, Interferon Regulatory Factor 1 (IRF-1) and (IRF-2) transcription factors bind IRF-E sequence and upregulate IL-7 gene transcription. Thanks to IL 7 gene inactivation in one of our T ALL models, we demonstrated that autocrine secretion promotes leukemia development on xenografted mice through increasing engraftment cells capacity and leukemia initiating cells number. Thus, epigenetic regulation of IL-7 autocrine secretion may be involved in the leukemogenesis of T-ALL.

Dans la description actuelle de la membrane plasmique, des hétérogénéités ou des mécanismes sont supposés empêcher la libre diffusion des particules membranaires. La diffusion des protéines transmembranaires serait ainsi ralentie par le réseau d'actine du cytosquelette, alors que les microdomaines lipidiques confineraient transitoirement les molécules impliquées dans les voies de signalisation.<br />La spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) est une technique puissante permettant de mesurer des coefficients de diffusion. L'étude devient cependant malaisée lorsque la diffusion n'est pas libre, comme c'est le cas des composantes de la membrane cellulaire. <br />Nous avons montré que la réalisation de mesures FCS à différentes tailles de volumes d'observation permet de tracer les lois de diffusion des molécules dans les membranes des cellules vivantes. Notre méthode permet ainsi de distinguer entre différentes structures de confinement des particules de la membrane plasmique et de mesurer certaines de leurs caractéristiques, comme leur taille ou le temps de confinement moyen. Il a également été possible d'étudier la réorganisation de la membrane cellulaire au cours d'un événement de signalisation.

La phagocytose est un processus par lequel des cellules spécialisées du système immunitaire comme les macrophages ingèrent des microorganismes envahisseurs afin de les détruire. Les microbes phagocytés se retrouvent dans un compartiment intracellulaire nommé le phagosome, qui acquiert graduellement de nombreuses molécules lui permettant de se transformer en phagolysosome possédant la capacité de tuer et dégrader son contenu. L’utilisation de la protéomique a permis de mettre en évidence la présence de microdomaines (aussi nommés radeaux lipidiques ou radeaux membranaires) sur les phagosomes des macrophages. Notre équipe a démontré que ces radeaux exercent des fonctions cruciales au niveau de la membrane du phagosome. D’abord nous avons observé que la survie du parasite intracellulaire L. donovani est possible dans un phagosome dépourvu de radeaux lipidiques. Parallèlement nous avons constaté qu’un mutant de L. donovani n’exprimant pas de LPG à sa surface(LPG-) est rapidement tué dans un phagosome arborant des radeaux membranaires. Pour comprendre le mécanisme de perturbation des microdomaines du phagosome par la molécule LPG, nous avons provoqué la phagocytose de mutants LPG- du parasite et comparé par microscopie les différences avec le parasite de type sauvage. Nous avons ainsi démontré que le LPG de L. donovani est nécessaire et suffisant au parasite pour empêcher la maturation normale du phagosome. Nous avons également découvert que la molécule LPG permet d’empêcher la formation des radeaux lipidiques sur le phagosome et peut aussi désorganiser les radeaux lipidiques préexistants. Enfin, nous avons montré que l’action de LPG est proportionnelle au nombre d’unités répétitives de sucres (Gal(β1,4)-Manα1-PO4) qui composent cette molécule. Nos travaux ont démontré pour la première fois le rôle important de ces sous-domaines membranaires dans la maturation du phagosome. De plus, nos conclusions seront des pistes à suivre au cours des études cliniques ayant pour but d’enrayer la leishmaniose. Le second objectif de ce travail consistait à effectuer la caractérisation des radeaux lipidiques par une analyse protéomique et lipidomique à l’aide de la spectrométrie de masse. Nous avons ainsi entrepris l’identification systématique des protéines présentes dans les radeaux membranaires des phagosomes et ce, à trois moments clés de leurmaturation. Le traitement des phagosomes purifiés avec un détergent nous a permis d’isoler les «Detergent Resistent Membranes» (DRMs) des phagosomes, qui sont l’équivalent biochimique des radeaux membranaires. Nous avons ainsi établi une liste de 921 protéines associées au phagosome, dont 352 sont présentes dans les DRMs. Les protéines du phagosome sont partagées presque également entre trois tendances cinétiques (augmentation, diminution et présence transitoire). Cependant, une analyse plus spécifique des protéines des DRMs démontre qu’une majorité d’entre elles augmentent en fonction de la maturation. Cette observation ainsi que certains de nos résultats montrent que les radeaux lipidiques des phagosomes précoces sont soit très peu nombreux, soit pauvres en protéines, et qu’ils sont recrutés au cours de la maturation du phagosome. Nous avons aussi analysé les phospholipides du phagosome et constaté que la proportion entre chaque classe varie lors de la maturation. De plus, en regardant spécifiquement les différentes espèces de phospholipides nous avons constaté que ce ne sont pas uniquement les espèces majoritaires de la cellule qui dominent la composition de la membrane du phagosome. L’ensemble de nos résultats a permis de mettre en évidence plusieurs fonctions potentielles des radeaux lipidiques, lesquelles sont essentielles à la biogenèse des phagolysosomes (signalisation, fusion membranaire, action microbicide, transport transmembranaire, remodelage de l’actine). De plus, la cinétique d’acquisition des protéines de radeaux lipidiques indique que ceux-ci exerceraient leurs fonctions principalement au niveau des phagosomes ayant atteint un certain niveau de maturation. L’augmentation du nombre de protéines des radeaux membranaires qui s’effectue durant la maturation du phagosome s’accompagne d’une modulation des phospholipides, ce qui laisse penser que les radeaux membranaires se forment graduellement sur le phagosome et que ce ne sont pas seulement les protéines qui sont importées. / Macrophages are specialized cells of the immune system which mediate destruction and killing of invading micro-organisms. They do so by engulfing them by a process called phagocytosis. Microbes are then captured in an intracellular compartment, the phagosome, which gradually acquire molecules able to attack and degrade its cargo. Use of proteomics let us demonstrate the presence of flotillin-1 enriched microdomains (also called lipid rafts or membrane rafts) on the phagosomes. Our team demonstrated the crucial importance of these rafts in the phagocytosis process. Indeed, survival of L. donovani correlates with its presence in a ‘raftless’ phagosome while a mutated L. donovani without LPG is rapidly killed in a phagosome containing lipid rafts. To understand the membrane raft destabilisation mechanism mediated the LPG molecule, we induced phagocytosis of parasites devoid of LPG (LPG-) and compared it to the wild type parasite by microscopy. We first demonstrated that LPG alone is necessary to prevent normal maturation of the phagosome. Additionally, we discovered that the LPG molecule not only inhibits lipid rafts formation on the phagosome but also disorganise pre-existing lipid rafts. This effect of LPG is proportional to the number of repetitive sugar units (Gal( 1,4)-Man 1-PO4) which compose this molecule. Our work demonstrated for the first time an important role of the membrane rafts in the phagosome maturation. Moreover, our conclusions will give new interesting leads for clinical studies on leishmaniosis. The second goal of this work was to characterise them with proteomics and lipidomics tools. To do this, we undertook the systematic identification of proteins present on both subdomains of the phagosome (lipid rafts versus the rest of the phagosomal membrane). To achieve this, we purified phagosomes, from which we isolated lipid rafts by floating Triton X-100 insoluble membranes (DRMs for Detergent Insoluble Membranes). After that, we identified proteins by mass spectrometry.

La formation de métastases est la cause majeure des décès par cancer. Le développement de métastases est consécutif à une série d‟événements complexes tels que la migration, l‟invasion et la prolifération cellulaire. Le canal potassique SK3 (membre de la famille des SKCa) régule la migration des cellules cancéreuses du sein et favorise le développement de métastases osseuses. Le but du projet était d‟identifier et de caractériser les voies d‟entrées calciques associées à la migration cellulaire dépendante du canal SK3 dans différents cancers (sein, colon et prostate). Nous avons pu mettre en évidence que les canaux Ca2+qui étaient associés au canal SK3 variaient en fonction du cancer et régulaient la migration cellulaire dépendante du canal SK3. De plus, nous avons montré que la localisation de ces complexes KCa/Ca2+ dans les radeaux lipidiques était importante pour leur régulation et leur fonction. Ainsi, la délocalisation de ces complexes hors des radeaux lipidiques par des alkyl-phospholipides est un moyen permettant de moduler la migration des cellules exprimant le canal SK3 et le développement de métastases. / In most cases of cancer, metastasis and not the primary tumor per se is the main cause of mortality. To establish secondary growth in distant organs cancer cells must develop an enhanced propensity to migrate. The key objective of this thesis proposes that some actors of Ca2+ signaling (Orai, and TRPC, STIM) coupled to SK3 channel would form complexes that play a critical role in cell migration of various cancers (breast, colon and prostate). Furthermore we showed that the localization of these channels complexes in lipid-rafts is essential to their regulation and function. Thus, the delocalization of these complexes of lipid-raft outside by alkyl-phospholipids could be a new way to modulate the SK3/Ca2+ dependent cell migration and metastasis development.

Les systèmes modèles (vésicules géantes unilamellaires) représentent un outil indispensable pour étudier la formation, la stabilité, la dynamique et les fonctions des rafts dans les membranes biologiques. L'originalité de notre étude réside : i) dans la visualisation du bourgeonnement et de la fission induits par des agents biologiques (sPLA2 ou Lyso PC) et ii) dans la visualisation directe de la solubilisation d'une membrane modèle de type Ld/Lo ainsi que le bourgeonnement et la fission des domaines Lo traitée avec des détergents (Triton X-100, Brij 98). Ces expériences appuient l'idée que l'isolement de DRM à partir des membranes cellulaires n'est probablement pas un artefact. Nous avons décrit un mécanisme possible pour l'expulsion d'une vésicule en phase Lo déclenché par des molécules d'asymétrie stérique positive. Enfin, les VGU hétérogènes peuvent présenter un modèle assez proche des phénomènes observés sur les membranes biologiques.

La membrane cellulaire est une partie vitale de la cellule dont l'architecture joue un rˆole crucial dans de nombreux processus cellulaires, comme la signalisation et le trafic, et dans diverses pathologies. Cette th'ese vise 'a sonder l'architecture membranaire via le mouvement de deux r'ecepteurs membranaires qui sont exploit'es par des toxines bact'eriennes. Les progr'es r'ecents des techniques de microscopie optique ont montr'e que certains r'ecepteurs membranaires ne diffusent pas librement dans la membrane, mais sont confin'es ou diffusent de fa¸con anomale. Actuellement, plusieurs mod'eles con- courent pour expliquer le confinement des r'ecepteurs, tel que le mod'e le Picket-Fence, les radeaux lipidiques et les agr'egats de prot'eines. Pour sonder la membrane, des nanoparticules (Y0.6Eu0.4VO4) dop'ees avec des lan- thanides sont coupl'ees 'a deux toxines peptidiques diff'erentes formant des pores dans la membrane, la toxine α de C. septicum et la toxine ǫ de C. perfingens. Le suivi de r'ecepteurs individuels sur lesquels sont fix'ees des toxines marqu'ees dans la mem- brane apicale de cellules MDCK avec un microscope 'a champ large permet de d'etecter le mouvement du r'ecepteur avec une r'esolution meilleure que la limite de diffrac- tion. Les r'ecepteurs de la toxine α et ǫ montrent une diffusion confin'ee avec des coefficients de diffusion similaires de 0.16 ± 0.14 µm2/s dans des domaines stables de 0.5 µm2. Pour analyser les trajectoires des r'ecepteurs, nous avons mis en oeuvre une nouvelle technique bas'ee sur une m'ethode d'inf'erence. Notre seule hypoth'ese est que le r'ecepteur se d'eplace selon l''equation de Langevin. Cette m'ethode exploite l'ensemble de l'information stock'ee dans la trajectoire et la qualit'e des valeurs extraites est v'erifi'ee par des simulations. Les deux r'ecepteurs sont confin'es dans un potentiel de type ressort avec une raideur de 0.45 pN/µm. Des exp'eriences apr'es d'epl'etion du cholest'erol par la cholest'erol oxydase et apr'es la d'epolym'erisation du cytosquelette par latrunculin B montrent que le confinement des r'ecepteurs individuels d'epend du taux de cholest'erol et que la d'epolym'erisation de l'actine n'influence pas le confinement. En utilisant la nanoparticule coupl'ee aux toxines comme un amplificateur de la force hydrodynamique applique'e par un flux liquide, nous avons mesur'e la r'eponse du r'ecepteur 'a une force ext'erieure. Les r'esultats indiquent une fixation des domaines de confinement sur le cy- tosquelette. Enfin, un mod'ele pour le confinement du r'ecepteur est propos'e, bas'e sur le couplage hydrophobe entre le r'ecepteur et la bicouche lipidique qui l'entoure. Ce mod'ele permet d'expliquer le potentiel de type ressort 'a l'int'erieur du domaine de confinement.

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques. / CD40 is a type I transmembrane glycoprotein belonging to the TNFRs family, which is expressed on the surface of immune, hematopoietic cells, vascular, epithelial, and other cell types, including a wide range of tumour cells. CD40 does not have a kinase domain. Thus, to induce a signal, CD40 interacts directly or indirectly with adapter proteins such as TRAFs and Jaks. The interaction of CD40 with its main ligand, CD154, plays an important role in regulating the immune response and homeostasis. The activation of CD40 on the surface of B cells increases its ability to promote antigen presentation, in addition to inducing proliferation, isotype switching, and apoptosis. Patients affected by mutations in the gene encoding the CD40 or its ligand are immunosuppressed and susceptible to opportunistic infections. Studies have shown that CD40, as other members of the family of TNFRs is capable of forming homodimers. More recently, it was shown that the formation of the CD40 homodimer is the result of the engagement of CD40 on B cells by CD154. In addition, the homodimerization of CD40 is important for the phosphorylation of Akt. The CD40/CD154 interaction can have a direct role in immunotherapy by inducing apoptosis of some cancer cells or an indirect role in activating antigen-presenting cells (APCs), thereby increasing the effectiveness of activation of cytotoxic T cells. Our results show that the induction of cell death by CD40 requires permeabilization of the lysosome, the release of cathepsin B, the presence of ROS and interaction with TRAF6, this programmed cell death is greater in the presence of the monomeric form of CD40, due to a mutation at the level of the cysteine 238. Moreover, the homodimerization of CD40 requires its translocation to lipid rafts and the presence of ROS. This homodimerization is necessary for the CD40 B-cell activation via the induction of expression of CD23, CD69 and CD80. In addition, our results show for the first time the involvement of the CD40 homodimer in the induction of CD23 expression via TLR4. Our results emphasize the importance of CD40 homodimer in signaling pathways and highlight the role of Cys-238 in the cooperation between receptors of the innate and adaptive immune response. All together our results will allow a better understanding of CD40 signaling pathways involved in several autoimmune diseases, which give a rise to a better therapeutic trial design.

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques. / CD40 is a type I transmembrane glycoprotein belonging to the TNFRs family, which is expressed on the surface of immune, hematopoietic cells, vascular, epithelial, and other cell types, including a wide range of tumour cells. CD40 does not have a kinase domain. Thus, to induce a signal, CD40 interacts directly or indirectly with adapter proteins such as TRAFs and Jaks. The interaction of CD40 with its main ligand, CD154, plays an important role in regulating the immune response and homeostasis. The activation of CD40 on the surface of B cells increases its ability to promote antigen presentation, in addition to inducing proliferation, isotype switching, and apoptosis. Patients affected by mutations in the gene encoding the CD40 or its ligand are immunosuppressed and susceptible to opportunistic infections. Studies have shown that CD40, as other members of the family of TNFRs is capable of forming homodimers. More recently, it was shown that the formation of the CD40 homodimer is the result of the engagement of CD40 on B cells by CD154. In addition, the homodimerization of CD40 is important for the phosphorylation of Akt. The CD40/CD154 interaction can have a direct role in immunotherapy by inducing apoptosis of some cancer cells or an indirect role in activating antigen-presenting cells (APCs), thereby increasing the effectiveness of activation of cytotoxic T cells. Our results show that the induction of cell death by CD40 requires permeabilization of the lysosome, the release of cathepsin B, the presence of ROS and interaction with TRAF6, this programmed cell death is greater in the presence of the monomeric form of CD40, due to a mutation at the level of the cysteine 238. Moreover, the homodimerization of CD40 requires its translocation to lipid rafts and the presence of ROS. This homodimerization is necessary for the CD40 B-cell activation via the induction of expression of CD23, CD69 and CD80. In addition, our results show for the first time the involvement of the CD40 homodimer in the induction of CD23 expression via TLR4. Our results emphasize the importance of CD40 homodimer in signaling pathways and highlight the role of Cys-238 in the cooperation between receptors of the innate and adaptive immune response. All together our results will allow a better understanding of CD40 signaling pathways involved in several autoimmune diseases, which give a rise to a better therapeutic trial design.