La tumeur maligne primitive du foie la plus fréquente est le carcinome hépatocellulaire. Le développement des cellules tumorales hépatiques dépend d'un influx calcique dont la base moléculaire, dans le foie, est constituée de TRPC6, des STIM1 et 2, et de Orai1. Nous avons recherché si le développement de ces tumeurs était accompagné d'un changement du profil d'expression de ces protéines. Nous avons montré que le canal TRPC6 est absent des hépatocytes humains sains mais fortement exprimé dans les tumeurs hépatiques, les foyers d'expression de TRPC6 étant visibles uniquement dans les zones tumorales du foie. Le niveau d'expression de TRPC6 dépend de certains facteurs de croissance et cette expression est directement corrélée à l'amplitude de l'entrée de calcium et à la prolifération cellulaire des hépatomes humains. STIM1 et Orai1 sont aussi impliqués dans cette relation, l'inhibition de l'expression de TRPC6, STIM1 ou Orai1 entraînant une baisse de l'expression des cyclines D1 dans ces cellules. Inversement, le blocage du cycle cellulaire va entraîner, de manière réversible (<4heures), une importante réduction de l'entrée de calcium. Les cultures primaires d'hépatocytes humains nous ont permis de confirmer ces résultats, démontrant ainsi la relation étroite entre entrée calcique et prolifération cellulaire. Nos derniers résultats ont montré que la base moléculaire de cette entrée dépend du type cellulaire utilisé mais que Orai1 en est la pièce centrale. Ce travail de thèse a permis d'élargir les connaissances sur la composition du complexe moléculaire formant l'entrée calcique directement impliquée dans la prolifération cellulaire et le développement de tumeurs hépatiques. / Hepatocellular carcinoma is the most frequent primary liver tumor. Tumoral cell proliferation depends on calcium influx which molecular basis in human liver is formed of TRPC6, STIM1 and 2, and Orai1. We have investigated whether tumors' development in human livers was accompanied by a change in the pattern of expression of these proteins. We have shown that TRPC6 channel is absent in healthy human hepatocytes but strongly expressed in human liver tumors, and TRPC6 expression is only detectable in the tumor zones. TRPC6 expression level depends on growth factors, and this expression is directly correlated with the amplitude of the calcium entry and cell proliferation of human hepatoma cell line. STIM1 and Orai1 also play a major role in this process and inhibition of the expression of TRPC6, STIM1 or Orai1 causes a decrease in cyclin D1 expression in human hepatoma cell line. Conversely, cell cycle block results in a large decrease in calcium influx that quickly reversed in less than 4 hours after cell cycle release. Primary cultures of human hepatocytes allowed us to confirm these results, emphasizing the tight relation between calcium influx and cell proliferation. Our recent data strongly suggested that the molecular basis of this calcium entry varies from one cell type to another, with Orai1 as the core of this plasma membrane complex. In conclusion, this thesis has expanded the knowledge about the actors of calcium entry and their role in the proliferation of both liver cells and liver cancer development

L'importance des activités protéolytiques associées à la membrane plasmique dans divers processus biologiques fondamentaux est de mieux en mieux définie. Les protéases de la famille ADAM (A Disintegrin and Metalloprotease), et ADAM10 en particulier, ont suscité un intérêt tout particulier du fait de l'importance de leurs substrats (récepteur de l'EGF, TNFα, Notch, APP...). Néanmoins, peu d'études se sont intéressées aux mécanismes régulant le trafic d'ADAM10.Les tétraspanines sont une super-famille de protéines de surface impliquées dans de nombreux processus biologiques fondamentaux parmi lesquels la migration, les interactions intercellulaires, la réponse immunitaire, la fusion des gamètes... L'une des caractéristiques majeure des tétraspanines est leur capacité à organiser un réseau d'interactions moléculaires appelé le " tetraspanin web ". De précédentes études menées dans le laboratoire ont montré qu'ADAM10 est associé au " tetraspanin web ". Néanmoins, la tétraspanine en interaction directe avec ADAM10 permettant son association au réseau n'est pas encore connue. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la régulation d'ADAM10 par les tétraspanines. Nous avons ainsi pu identifier une sous-famille de tétraspanines à 8 cystéines, les TspanC8 (Tspan5, Tspan10, Tspan14, Tspan15, Tspan17 et Tspan33), comme étant capables d'interagir directement avec ADAM10 et de réguler sa sortie du réticulum endoplasmique. Nous avons montré que Tspan5, Tspan14, Tspan15 et Tspan33 sont capables de réguler l'expression de surface d'ADAM10 et que Tspan10 et Tspan17 entrainent l'accumulation d'ADAM10 dans un compartiment endosomal tardif. Les TspanC8 pourraient également contribuer à la régulation de la spécificité de substrat d'ADAM10 puisque nous avons montré que l'expression des TspanC8 humaines Tspan5 et Tspan14 augmente l'activation de la voie Notch alors que Tspan15 n'a pas d'effet. Par ailleurs, les TspanC8 de Drosophile sont capables d'interagir directement avec Kuzbanian (l'orthologue d'ADAM10), permettent son accumulation à la surface cellulaire et régulent l'activation de la voie Notch dans différents contextes développementaux. Nous proposons que les TspanC8 soient une nouvelle famille de protéines ayant une fonction très conservée dans la régulation de l'activité et du trafic d'ADAM10, capables de réguler l'activation de la voie Notch.

Les protéines destinées à la sécrétion ou adressées à la membrane transitent par le réticulum endoplasmique (RE) où elles acquièrent leur conformation native et subissent des modifications post-traductionnelles comme la formation de ponts disulfures. Dans ce compartiment, la formation de ponts disulfures repose sur l’activité de l’oxydase Ero1 et de la Protein Disulfure Isomerase (PDI). Ero1 catalyse la formation de ponts disulfures et les transmet à la PDI qui à son tour oxyde les substrats. L’isomérisation ou la réduction terminale des ponts disulfures non-natifs repose sur un système de réduction dans le RE encore non élucidé. Des études suggèrent l’importance du glutathion réduit (GSH) dans ce système de réduction. Le GSH est un tripeptide redox exclusivement synthétisé dans le cytosol. Notre étude s’attache à (i) décrire les flux de glutathion entre RE et cytosol et (ii) identifier les acteurs de ce transport (iii) comprendre l’impact d’une modification de l’homéostasie redox du glutathion sur la physiologie du RE.Nous avons établi un système permettant d’étudier les flux de glutathion entre cytosol et RE. Afin de démasquer ces flux intracellulaires, nous avons utilisé une souche de S. cerevisiae surexprimant le transporteur plasmatique du glutathion, HGT1. Ce système permet de modifier rapidement et drastiquement la concentration cytosolique de glutathion. Les flux intracellulaires engendrés sont ensuite suivis grâce à des sondes redox spécifiques du glutathion adressées dans le RE ou le cytoplasme.(i) Nos résultats suggèrent que le GSH et le GSSG sont importés dans le RE depuis le cytosol. Le GSH est transporté selon un gradient de concentration via un système de transport de diffusion facilité. Ces flux sont également observés lors de stress stimulant la synthèse de GSH (stress thermique, arsenite…).(ii) Le transport de GSH dans le lumen est assuré par le translocon Sec61, et une régulation de cet import par la chaperone luminale Kar2 est observée.(iii) une réduction rapide de l’état redox du glutathion dans le RE conduit à une mort cellulaire programmée non apoptotique, également observée lors d’autre stress RE (traitement tunicamycine). / The endoplasmic reticulum (ER) is the first intracellular compartment of the protein secretion pathway. Protein maturation in this compartment involves protein folding and post-traductionnal modification including formation of disulfide bonds. The formation of disulfide bonds is operated by a highly conserved redox relay made of the thiol oxidase Ero1 and the protein disulfide isomerase (PDI). Ero1p catalyzes disulfide bond formation and relays them by thiol-disulfide exchange to PDI, which in turn oxidizes substrates. Isomerization and terminal reduction of non-native disulfide bonds both rely on a reduction system that remains to be formally identified. Studies however suggest the importance of reduced glutathione in this reducing system. GSH is small redox tripeptide exclusively synthesized in the cytosol. In this study we (i) describe the main parameters of glutathione traffic across the ER membrane (ii) identify the main actors involved in the transport and (iii) analyze the physiological impact of a modification of the ER glutathione redox state.We established a system to monitor the fluxes of glutathione from the cytosol to the ER in S. cerevisiae. To artificially increase fluxes of glutathione, we used a cell over-expressing the GSH plasma membrane transporter HGT1, which when grown in presence of glutathione import high levels of this compound. Consequently, we monitored the intracellular relocation of imported GSH by following GSH fluxes using two specific redox probes. Our data indicate that:(i) GSH is transported into the ER by facilitated diffusion along a concentration gradient. GSSG can also be imported into the ER. Similarly, stress conditions that stimulate GSH synthesis, such as heat shoc, arsenite treatment, also triggered a GSH import in the ER.(ii) GSH import in the ER is achieved by the translocon Sec61, and is regulated by the lumenal chaperone Kar2.(iii) A rapid reduction of glutathione ER redox state leads to the activation of a non-apoptotic programmed cell death pathway, usually observed during high ER stress.

L’amélioration constante du pronostic des pathologies cancéreuses est le fruit des progrès réalisés dans leur prévention, leur dépistage, leur diagnostic et leur traitement. Malgré l’avènement récent des thérapies ciblées, la chimiothérapie conventionnelle reste souvent le seul recours pour des patients atteints de cancer non opérable ou non éligibles pour ces thérapeutiques novatrices. Certaines chimiothérapies conventionnelles (anthracyclines et oxaliplatine notamment) ont la capacité d’entrainer une mort des cellules tumorales dont les caractéristiques permettent d’induire une réponse immunitaire antitumorale efficace. Cette réponse immunitaire antitumorale spécifique agirait en synergie avec l’effet cytotoxique direct de ces drogues, participant ainsi à leur efficacité. La réponse immunitaire antitumorale induite par la chimiothérapie dépend de plusieurs mécanismes moléculaires et cellulaires clefs identifiés récemment. L’induction d’un stress du réticulum endoplasmique (RE) est à l’origine de l’exposition d’une protéine chaperonne résidente du RE, la calréticuline (CRT), à la surface des cellules mourantes, servant alors de signal de phagocytose pour les cellules dendritiques. La libération dans le milieu extracellulaire de signaux de danger est également essentielle : la protéine nucléaire High Mobility Group Box 1 (HMGB1) sert ainsi de ligand pour le Toll-like récepteur 4 (TLR4), présent à la surface des cellules dendritiques et son activation favorise l’apprêtement et la présentation des antigènes tumoraux aux lymphocytes T cytotoxiques. L’adénosine-5'-triphosphate (ATP) est également libéré par les cellules tumorales, entrainant l’activation des récepteurs purinergiques P2RX7 présents à la surface des cellules dendritiques, activant l’inflammasome NLRP3 et entrainant la libération d’IL-1 par les cellules dendritiques, favorisant alors l’orientation de la réponse immunitaire vers une réponse de type TH1 et la production d’interféron  par les lymphocytes T cytotoxiques. Dans ce travail, nous avons cherché à comparer la capacité de deux drogues issues d’une même classe de chimiothérapie, les sels de platine, à induire une mort cellulaire immunogène des cellules tumorales. Grace à des expériences in vitro et in vivo (modèles murins de vaccination antitumorale et de chimiothérapie sur tumeurs établies), nous avons pu montrer que l’oxaliplatine (OXP), contrairement au cisplatine (CDDP), avait la capacité d’induire une mort immunogène des cellules de cancer colique et que cette différence intra-classe dépendait de la capacité respective de ces deux drogues à entrainer un des phénomènes clés de l’induction d’une mort cellulaire immunogène, l’exposition de la CRT à la surface des cellules tumorales mourantes. Nous avons également pu montrer que l’induction d’une mort cellulaire immunogène des cellules de cancer colique par l’oxaliplatine avait une relevance clinique chez l’homme, l’existence d’un polymorphisme perte-de-fonction du gène tlr4 affectant le pronostic (survie sans progression) de patients traités par chimiothérapie pour un cancer colique métastatique. Par la suite, nous avons mis au point des biosondes permettant d’étudier à grande échelle, à l’aide d’une plateforme de vidéo-microscopie automatisée, la capacité de différentes drogues à induire les différents phénomènes clefs de la mort cellulaire immunogène des cellules tumorales (exposition de la CRT, libération d’HMGB1 et d’ATP). Nous avons ainsi pu montrer que la correction pharmaceutique du défaut d’activation d’un stress du réticulum endoplasmique par le cisplatine permettait de restaurer l’immunogénicité de la mort cellulaire induite par cette chimiothérapie. Ces résultats ouvrent la voie à la découverte de nouvelles molécules susceptibles, à elles seules ou en association à d’autres thérapies connues, d’améliorer le pronostic des néoplasies. / The steady improvement of cancer prognosis is the result of progress in cancer prevention, screening, diagnosis and treatment. Despite the recent advent of targeted therapies, conventional chemotherapy often remains the only solution for patients with non-operable cancer or not eligible for these novel therapies.Some conventional chemotherapy (including anthracyclines and oxaliplatin) has the ability to cause tumor cells death with characteristics able to induce an effective antitumor immune response. This specific antitumor immune response would be synergistic with the direct cytotoxic effect of these drugs and contribute to their efficacy. The antitumor immune response induced by chemotherapy depends on several key cellular and molecular mechanisms recently identified. The induction of an endoplasmic reticulum (ER) stress is necessary for the exposure of calreticulin (CRT), an ER-resident chaperone protein, on the surface of dying cells, then acting as a phagocytosis signal for dendritic cells. Release of danger signals into the extracellular medium is also essential. The nuclear protein High Mobility Group Box 1 (HMGB1) is a ligand of the Toll-like receptor 4 (TLR4) on the surface of dendritic cells. TLR4 activation promotes the processing of tumor antigens and their presentation to cytotoxic T lymphocytes. Adenosine-5'-triphosphate (ATP) is also released by tumor cells, leading to the activation of the purinergic receptors P2RX7 expressed on the surface of dendritic cells, activating the NLRP3 inflammasome and causing the release of IL-1β by dendritic cells, while promoting the orientation of the immune response towards a TH1 response and the production of γ-interferon by cytotoxic T lymphocytes.In this work, we aimed to compare the ability of two drugs of a same class of chemotherapy, the platinum derivates oxaliplatin (OXP) and cisplatin (CDDP), to induce immunogenic death of tumor cells. Thanks to in vitro and in vivo experiments (models of tumor vaccination and chemotherapy on established tumors in mice), we showed that OXP, in contrast to CDDP, has the ability to induce immunogenic death of colon cancer cells. This intra-class difference depends on the ability of each drug to cause one of the key phenomena of immunogenic cell death: the induction of the exposure of the CRT to the surface of dying tumor cells. We could also show that the induction of immunogenic death of colon cancer cells by OXP had clinical relevance in humans. Indeed, the existence of a loss-of-function polymorphism of tlr4 affects the prognosis (PFS) of patients treated with OXP-based chemotherapy regimen for a metastatic colorectal cancer. Subsequently, we developed biosensors to study the ability of different drugs to induce key phenomena of cell death immunogen tumor cells (CRT exposure, HMGB1 and ATP release) using high-content screening by an automated video-microscopy platform. We showed that a pharmaceutical correction of the inability of cisplatin to induce an endoplasmic reticulum stress could restore the immunogenicity of cisplatin-induced tumor cell death. These results open the way to the discovery of new molecules that, alone or in combination with other known therapies, could improve the prognosis of cancer.

La signalisation calcique joue un rôle crucial dans la réponse des cellules aux signaux extracellulaires. Ces dernières années, les progrès des techniques de microscopie ont permis de montrer que l’organisation spatio-temporelle du signal calcique était un élément fondamental de la réponse des cellules. L'organisation temporelle du signal calcium se caractérise ainsi par l'observation d'oscillations de calcium dont la fréquence varie en fonction du stimulus. Pour de nombreux types cellulaires, et notamment pour les hépatocytes, modèle cellulaire de notre étude, l’amplitude et la fréquence des oscillations de calcium sont très régulières et finement régulées. Les nombreux facteurs qui interviennent pour assurer cette régulation rendent l'étude de ce processus difficile. Ceci explique que l’étude des oscillations de calcium est un des domaines dans lequel l’aspect expérimental est communément complété avec la modélisation mathématique.Parmi les nombreux éléments qui participent à la régulation du signal calcique, les mitochondries qui ont longtemps été considérées comme ayant un rôle passif, pourraient jouer un rôle important. En effet il a été établi que les mitochondries étaient capables d’accumuler de façon active le calcium libéré par le reticulum endoplasmique. Notre objectif a donc été d’étudier l’importance des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium dans les hépatocytes, et grâce à nos résultats expérimentaux, de mettre au point un modèle mathématique. Pour cela nous avons choisi de modifier la prise de calcium par les mitochondries en altérant le moins possible leur fonctionnement normal. Nous avons utilisé une protéine altérant directement la prise de calcium par les mitochondries (HINT 2) et une autre protéine altérant l’interaction entre le reticulum endoplasmique et les mitochondries (R-1). Nos résultats expérimentaux et computationnels démontrent que la protéine HINT 2 augmente l’activité de la chaine respiratoire, ce qui a pour effet d’accélérer l’accumulation de calcium par les mitochondries et d’augmenter la fréquence des oscillations de calcium cytosolique dans les hépatocytes. En effet le modèle élaboré permet à la fois de reproduire les observations expérimentales mais également de prédire avec succès que l’absence de la protéine Hint 2 rend les mitochondries plus sensibles à l’ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP). Nous avons également démontré que le R-1 n’affecte pas significativement la prise de calcium par les mitochondries mais que sa surexpression aboutit à une élévation de la concentration calcique de base des cellules hépatocytaires. A la lumière de nos résultats, cette élévation de la concentration de calcium basale semble être due à son interaction physique avec la pompe ATPase SERCA 2. Nos résultats nous ont permis de mettre en évidence à la fois la contribution des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium dans les hépatocytes grâce à la protéine Hint 2, mais aussi le lien direct entre la surexpression du R-1 et l’élévation de la concentration en calcium de base dans les cellules HepG2. / Calcium signaling plays a crucial role in cell response to external stimuli. These last years, the progress of the microsocopy techniques allowed demonstrate that spatio-temporal organisation of the calcium signal is fundamental for cell physiology. This spatio-temporal organization is characterized by the observation of calcium oscillations whose frequency varies according to the stimulus. For many cell types in particular hepatocytes, calcium oscillations amplitude and frequency are regular and finely regulated. The large range of actors involved in this regulation explains the complexity of studying this process. This explains why the calcium oscillations studies are one of the area in which the experimental approach is commonly associated with computational approaches.Among all the elements participating in the regulation of calcium signaling, mitochondria that have been thought for many years to play a passive role may have a greater role. Indeed it has been shown that mitochondria are able to accumulate actively calcium from the endoplasmic reticulum.Our goal was to study the importance of mitochondria in calcium oscillations regulation in hepatocytes and to elaborate a model based on these experimental results. For that purpose we choose to change the calcium uptake by mitochondria using techniques that didn’t kill them. We used a protein that alters directly mitochondrial calcium uptake (Hint 2), and a protein involved in the interaction between endoplasmic reticulum and mitochondria (R-1).Our experimental and computational results show that HINT 2 enhances the electron transport chain activity, which lead to faster mitochondrial calcium uptake and faster calcium oscillations in the cytosol of hepatocytes. The model allows us not only to reproduce experimental data but also to successfully predict that the loss of HINT 2 lead the mitochondria to be more sensitive to the mitochondrial transition pore opening (mPTP).We also demonstrate that R-1 doesn’t change mitochondrial calcium uptake, but its over expression lead to a higher calcium concentration in resting cells. In the light of our results, this higher calcium concentration seems to be the result of R-1 interaction with ATPase pump SERCA 2.Our results allowed us to show not only the role of mitochondria in the regulation of hepatocytes calcium oscillations by HINT 2, but also the link between R-1 over expression and a higher calcium concentration in the cytosol of HepG2 cells.

La signalisation calcique joue un rôle crucial dans la réponse des cellules aux signaux extracellulaires. Ces dernières années, les progrès des techniques de microscopie ont permis de montrer que l'organisation spatio-temporelle du signal calcique était un élément fondamental de la réponse des cellules. L'organisation temporelle du signal calcium se caractérise ainsi par l'observation d'oscillations de calcium dont la fréquence varie en fonction du stimulus. Pour de nombreux types cellulaires, et notamment pour les hépatocytes, modèle cellulaire de notre étude, l'amplitude et la fréquence des oscillations de calcium sont très régulières et finement régulées. Les nombreux facteurs qui interviennent pour assurer cette régulation rendent l'étude de ce processus difficile. Ceci explique que l'étude des oscillations de calcium est un des domaines dans lequel l'aspect expérimental est communément complété avec la modélisation mathématique.Parmi les nombreux éléments qui participent à la régulation du signal calcique, les mitochondries qui ont longtemps été considérées comme ayant un rôle passif, pourraient jouer un rôle important. En effet il a été établi que les mitochondries étaient capables d'accumuler de façon active le calcium libéré par le reticulum endoplasmique. Notre objectif a donc été d'étudier l'importance des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium dans les hépatocytes, et grâce à nos résultats expérimentaux, de mettre au point un modèle mathématique. Pour cela nous avons choisi de modifier la prise de calcium par les mitochondries en altérant le moins possible leur fonctionnement normal. Nous avons utilisé une protéine altérant directement la prise de calcium par les mitochondries (HINT 2) et une autre protéine altérant l'interaction entre le reticulum endoplasmique et les mitochondries (R-1). Nos résultats expérimentaux et computationnels démontrent que la protéine HINT 2 augmente l'activité de la chaine respiratoire, ce qui a pour effet d'accélérer l'accumulation de calcium par les mitochondries et d'augmenter la fréquence des oscillations de calcium cytosolique dans les hépatocytes. En effet le modèle élaboré permet à la fois de reproduire les observations expérimentales mais également de prédire avec succès que l'absence de la protéine Hint 2 rend les mitochondries plus sensibles à l'ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP). Nous avons également démontré que le R-1 n'affecte pas significativement la prise de calcium par les mitochondries mais que sa surexpression aboutit à une élévation de la concentration calcique de base des cellules hépatocytaires. A la lumière de nos résultats, cette élévation de la concentration de calcium basale semble être due à son interaction physique avec la pompe ATPase SERCA 2. Nos résultats nous ont permis de mettre en évidence à la fois la contribution des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium dans les hépatocytes grâce à la protéine Hint 2, mais aussi le lien direct entre la surexpression du R-1 et l'élévation de la concentration en calcium de base dans les cellules HepG2.

Les protéines SNARE (Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor Attachment protein REceptor) sont essentielles pour la fusion membranaire. J'ai étudié chez Arabidopsis thaliana la SNARE Memb11 de l’appareil de Golgi qui intervient au début de la voie sécrétoire à l'interface Réticulum endoplasmique (RE)-appareil de Golgi. Dans les cellules de mammifères, l'orthologue de Memb11 (Membrine) est un « récepteur » potentiel de la GTPase Arf1 à la membrane golgienne. Cette dernière est impliquée dans le recrutement de la machinerie COPI nécessaire au transport rétrograde de l'appareil de Golgi vers le RE. Le but de ce travail était de déterminer si Memb11 pouvait interagir avec Arf1 dans les cellules végétales. Des anticorps dirigés contre la partie cytosolique de Memb11 ont été obtenus et ont été utilisés sur tissus végétaux pour réaliser des immunomarquages en microscopie électronique à transmission et des immunoprécipitations sur extraits de plantes. Il a été démontré que Memb11 est située au niveau de la membrane cis-golgienne et qu'elle co-immunoprécipite avec Arf1, suggérant ainsi que Arf1 peut interagir avec Memb11. J'ai confirmé l'interaction de Memb11 et Arf1 au niveau de l'appareil de Golgi par des expériences de BiFC (Bimolecular Fluorescence Complementation) in vivo. Cette interaction est spécifique puisque ni Memb12 (90% d'identité avec Memb11) ni Sec22 interagissent avec Arf1. Grâce à une approche de bioinformatique structurale, j'ai déterminé les régions de Memb11 (différentes de Memb12) qui pourraient être critiques pour l'interaction et j’ai commencé à tester in vivo les mutants correspondants par BiFC. En outre, des expériences d’immunoprécipitations avec des protéines recombinantes produites in vitro suggèrent que la forme d’Arf1 liée au GTP interagit avec Memb11. / The SNARE proteins (Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor Attachment protein REceptor) are critical for membrane fusion in the secretory pathway. I have studied the Golgi SNARE Memb11 in Arabidopsis thaliana cells. Memb11 is involved at the ER-Golgi interface. In mammalian cells, the ortholog of Memb11 (Membrin) is the potential “receptor” of the GTPase Arf1 in the Golgi membrane. This protein is involved for the recruitment of the COPI machinery, required for retrograde transport from the Golgi to the ER. The aim of this work was to determine whether Memb11 can interact with Arf1 in plant cells. Antibodies against the cytosolic part of Memb11 were obtained and were applied on plant tissues to perform immunolabeling by transmission electron microscopy and immunoprecipitation (IP) studies. It has been shown that Memb11 is located at the cis-Golgi and that it co-immunoprecipated with Arf1, suggesting that Arf1 may interact with Memb11. I confirmed the interaction of Memb11 and Arf1 at the Golgi by in vivo BiFC (Bimolecular Fluorescence Complementation) experiments. This interaction was specific since neither Memb12 (90% identity with Memb11) nor Sec22 interacted with ARF1. Thanks to a structural bioinformatic approach, I determined the regions in Memb11 (different from Memb12) that could be critical for the interaction and started to test corresponding mutants in vivo by BiFC. In addition, IP experiments with recombinant proteins produced in vitro suggest that the GTP-bound form of ARF1 interacts with Memb11.

L’importance des activités protéolytiques associées à la membrane plasmique dans divers processus biologiques fondamentaux est de mieux en mieux définie. Les protéases de la famille ADAM (A Disintegrin and Metalloprotease), et ADAM10 en particulier, ont suscité un intérêt tout particulier du fait de l’importance de leurs substrats (récepteur de l’EGF, TNFα, Notch, APP…). Néanmoins, peu d’études se sont intéressées aux mécanismes régulant le trafic d’ADAM10.Les tétraspanines sont une super-famille de protéines de surface impliquées dans de nombreux processus biologiques fondamentaux parmi lesquels la migration, les interactions intercellulaires, la réponse immunitaire, la fusion des gamètes… L’une des caractéristiques majeure des tétraspanines est leur capacité à organiser un réseau d’interactions moléculaires appelé le « tetraspanin web ». De précédentes études menées dans le laboratoire ont montré qu’ADAM10 est associé au « tetraspanin web ». Néanmoins, la tétraspanine en interaction directe avec ADAM10 permettant son association au réseau n’est pas encore connue. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la régulation d’ADAM10 par les tétraspanines. Nous avons ainsi pu identifier une sous-famille de tétraspanines à 8 cystéines, les TspanC8 (Tspan5, Tspan10, Tspan14, Tspan15, Tspan17 et Tspan33), comme étant capables d’interagir directement avec ADAM10 et de réguler sa sortie du réticulum endoplasmique. Nous avons montré que Tspan5, Tspan14, Tspan15 et Tspan33 sont capables de réguler l’expression de surface d’ADAM10 et que Tspan10 et Tspan17 entrainent l’accumulation d’ADAM10 dans un compartiment endosomal tardif. Les TspanC8 pourraient également contribuer à la régulation de la spécificité de substrat d’ADAM10 puisque nous avons montré que l’expression des TspanC8 humaines Tspan5 et Tspan14 augmente l’activation de la voie Notch alors que Tspan15 n’a pas d’effet. Par ailleurs, les TspanC8 de Drosophile sont capables d’interagir directement avec Kuzbanian (l’orthologue d’ADAM10), permettent son accumulation à la surface cellulaire et régulent l’activation de la voie Notch dans différents contextes développementaux. Nous proposons que les TspanC8 soient une nouvelle famille de protéines ayant une fonction très conservée dans la régulation de l’activité et du trafic d’ADAM10, capables de réguler l’activation de la voie Notch. / Increasing evidence suggests a critical implication of membrane-associated protease activities in numerous biological processes. ADAM (A Disintegrin and Metalloprotease) proteases, and especially ADAM10, are of particular interest because of the importance of their substrates (EGF receptor, TNF α, Notch, APP…). However, few studies focus on the mechanisms of ADAM10 trafficking. Tetraspanins are a super-family of proteins implicated in numerous biological processes including migration, intercellular interactions, immune response, gamete fusion… One of the most striking features of tetraspanins is their ability to organise multi-molecular complexes called « Tetraspanin Web ». Previous studies in the laboratory have shown that ADAM10 is associated to the « Tetraspanin Web ». Nevertheless, the tetraspanin in direct interaction with ADAM10 that drives its association to the web is not known. In this study, we focused on ADAM10 regulation by tetraspanins. We identified a subfamily of tetraspanins with 8 cysteines in their large extracellular domain that we called TspanC8 (Tspan5, Tspan10, Tspan14, Tspan15, Tspan17 and Tspan33) that can directly interact with ADAM10 and regulate its egress from the endoplasmic reticulum. We have shown that Tspan5, Tspan14, Tspan15 and Tspan33 regulate the surface expression of ADAM10 and that Tspan10 and Tspan17 accumulate ADAM10 in a late endosomal compartment. TspanC8 could also contribute to substrate specificity since Tspan5 and Tspan14 can increase Notch activation when Tspan15 cannot. Drosophila TspanC8 directly interact with the Drosophila ADAM10 ortholog Kuzbanian, increase its accumulation at the cell surface and modulate Notch activation in several developmental contexts. We propose that TspanC8 constitute a new family of Notch regulators with conserved functions in the regulation of ADAM10 trafficking and activity.

La thyroperoxydase humaine (hTPO) est l'enzyme clé de la biosynthèse des hormones <br />thyroïdiennes, impliquées dans de nombreux processus biologiques. Cette hémo- <br />glycoprotéine membranaire de type I est exprimée à la surface apicale des thyrocytes où elle <br />exerce ses fonctions d'iodation de certains résidus de tyrosine de la thyroglobuline et de <br />couplage de ces iodotyrosines pour former les hormones thyroïdiennes T3 et T4. <br />Lors de sa biosynthèse, la hTPO subit des modifications post-transcriptionnelles par <br />épissage alternatif du précurseur de l'ARNm. Trois isoformes de l'enzyme étaient connues : <br />la TPO1 (ADNc complet), la TPO2 et la TPO3 engendrées par épissage alternatif des exons <br />10 et 16 du précurseur de l'ARNm de la TPO. Dans cette thèse, nous avons identifié et <br />quantifié par PCR, cinq nouvelles isoformes toutes induites par des épissages alternatifs : la <br />TPO4 (sans exon 14), la TPO5 (sans exon 8), la TPO6 (sans exons 10, 12, 13, 14 et 16), la <br />TPO2/4 (sans exons 10 et 14), et la TPO2/3 (sans exons 10 et 16). Ces isoformes sont plus ou <br />moins stables, actives ou non et transportées correctement ou non jusqu'à la membrane <br />plasmique. <br />Nous avons également démontré, comme pour d'autres cas de pathologie cancéreuse, <br />l'augmentation des phénomènes d'épissage alternatif de la hTPO en association avec une <br />diminution globale du taux d'expression transcriptionnel de la protéine dans les différents <br />types de cancers thyroïdiens. <br />La hTPO subit également des modifications co- et post-traductionnelles. Elle interagit <br />en particulier avec les « protéines chaperons » du réticulum endoplasmique (RE), qui aident <br />les protéines nouvellement synthétisées à se replier correctement et font partie du “contrôle de <br />qualité” du RE. On sait que la hTPO est largement retenue au niveau du réticulum <br />endoplasmique et subissait un processus de dégradation faisant intervenir d'une part le <br />protéasome et d'autre part des protéases du RE. Le repliement correct de la hTPO nécessite <br />des interactions avec la calnexine (CNX) et la calreticuline. Dans cette thèse, nous montrons <br />que la co-surexpression de la CNX et de ERp57, impliquée dans la formation des ponts <br />disulfures des protéines interagissant avec la CNX, n'augmente pas la proportion des formes <br />correctement repliées, ce qui suggère l'implication d'autres protéines chaperons et/ou de <br />catalyseurs de repliement dans le processus de maturation de la hTPO. Nous montrons qu'à <br />l'inverse de la CNX, l'interaction avec une autre protéine chaperon appelée BiP, diminue le <br />repliement de la hTPO et entraîne la protéine vers la dégradation, suggérant ainsi que BiP <br />pourrait être un des senseurs de la dégradation de la hTPO. <br />Nous avons aussi montré que la thyroperoxydase purifiée à partir de thyroïde humaine <br />ou exprimée dans les CHO subit un clivage endoprotéolytique dans sa partie N-terminale. <br />L'enzyme impliquée dans ce clivage appartient vraisemblablement à la famille des protéines <br />convertases, endoprotéases impliquées dans la maturation de nombreux précurseurs de <br />pro-récepteurs et glycoprotéines de surface. A l'instar d'une autre protéine de la famille des <br />peroxydases, la myéloperoxydase humaine, la proséquence de la hTPO agit comme une <br />protéine chaperon interne en facilitant le repliement correct de la protéine. <br />Ces résultats éclairent davantage notre connaissance des mécanismes impliqués dans la <br />maturation de la hTPO et expliquent l'hétérogénéité de la TPO exprimée dans la thyroïde <br />humaine.

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