Avec une prévalence de 1% dans la population générale, le trouble bipolaire (TB) est une maladie psychiatrique commune, chronique et sévère. Les études familiales réalisées pour cette affection ont montré une contribution génétique forte dans la prédisposition au TB, plus particulièrement pour les formes à début précoce de la maladie (TBDP). Malgré tout, les mécanismes moléculaires à l'origine de la maladie restent mal connus. Ainsi, suivant une étude de liaison génétique, nous avons pu identifier des variations rares dans un gène codant la protéine activatrice de l'exocytose dépendante du calcium (CADPS for Calcium- dependant activator protein for secretion) chez des patients avec un TBDP. CADPS est une protéine essentielle pour la régulation de l'exocytose et du chargement vésiculaire des monoamines dans les cellules neuronales et neuroendocrines. Nous avons étudié l'impact de ces mutations sur la fonction de ce gène, et montré que plusieurs d'entre elles altéraient son expression ainsi que ses fonctions. D'autre part, nous nous sommes intéressés au modèle murin privé d'un allèle de Caps (Caps1+/-) et montré que celles-ci décrivaient des comportements hyperactifs ainsi qu'une réponse au stress variable comparée aux souris sauvages.L'ensemble de nos résultats suggèrent pour la première fois que ce gène pourrait jouer un rôle dans les formes à début précoce de trouble bipolaire et ouvrent de nouvelles voies de recherche pour comprendre les mécanismes moléculaires qui sont altérés chez les sujets atteints. / Summary not transmitted

Chez les eucaryotes, les RNA Binding Proteins (RBP) s’associent aux transcrits pour former des Particules Ribo-Nucléoprotéiques (mRNP) dynamiques, dont la localisation et la composition sont déterminantes pour la maturation, l’export, la stabilité et la traduction des ARNm. Les protéines à motif LA sont des protéines de liaison à l’ARN, présentes chez plusieurs centaines d’espèces eucaryotes, qui se répartissent en 5 sous-familles : LA authentiques, LARP1, 4, 6 et 7. Les membres de ces sous-familles partagent des caractéristiques évolutives, des domaines additionnels et des fonctions conservés. Mes travaux de thèse ont contribué à l’étude fonctionnelle de protéines LARP6 chez Arabidopsis thaliana. On sait, à l’heure actuelle, que chez Manduca sexta et plusieurs espèces de vertébrés, LARP6 est impliquée dans la régulation de la différenciation cellulaire. Chez l’Homme, elle agit en tant que RBP pour coordonner la traduction des ARNm codant les sous-unités du collagène de type I. Les plantes vasculaires ont la particularité de contenir plusieurs protéines LARP6, classées en trois groupes évolutifs. Chez A. thaliana, l’unique représentant de chaque sous-famille semble s’être spécialisé. D’ailleurs, les protéines LARP6b et c ont des profils d’expression mutuellement exclusifs, où LARP6c est présente dans le pollen et LARP6b est ubiquitaire mais absente du gamétophyte mâle. Nous avons axé notre travail sur la protéine LARP6c et démontré qu’elle est cytoplasmique et impliquée, dans le pollen, dans le contrôle de la quantité d’ARNm codant des acteurs du transport vésiculaire. Les ARNm identifiés comme cibles potentielles de LARP6c codent, eux aussi, des facteurs impliqués dans le transport ; et possèdent dans leur 5’-UTR deux motifs qui pourraient permettre leur co-régulation par fixation de RBP. La délétion de LARP6c, affecte la capacité du tube pollinique à se diriger vers l’ovule suggérant un défaut de communication; ce qui est cohérent avec la dérégulation des ARNm codant des acteurs de la sécrétion/réception de signaux extracellulaires. Nous proposons que LARP6c intervient, dans le pollen, en tant que protéine de mRNP et co-régule la traduction et/ou la stabilité de transcrits codant des acteurs des voies de communications dépendantes de la sécrétion et de l’endocytose, et intervenant dans les échanges mâle/femelle / In eucaryotes, RNA Binding Proteins (RBP) associate with transcripts to form dynamic Ribo-Nucleoprotein Particles (mRNP), whose localization and composition are determinant for mRNA maturation, export, stability and translation. LA motif proteins are RNA binding proteins, found in several hundred eucaryotic species, which fall in 5 sub-families: genuine LA, LARP1, 4, 6 and 7. Members of these subfamilies share conserved evolutionary history, additional motifs and functions. My thesis work contributed to deciphering the functional properties of the Arabidopsis thaliana LARP6 proteins. Currently, we know that in Manduca sexta and many vertebrates species LARP6 is implicated in the regulation of cellular differentiation. In humans, it acts as an RBP to coordinate the translation of mRNA coding for type I collagen subunits. Vascular plants differ in possessing many LARP6 proteins classified in three evolutionary groups. In A. thaliana, the unique member of each subfamily seems to be specialized. LARP6b and c proteins present mutually exclusive expression profiles, with LARP6c only present in pollen and LARP6b ubiquitously expressed except in the male gametophyte. We mostly focused our work on LARP6c and showed it to be cytoplasmic and implicated in controlling the level of mRNAs encoding vesicular transport actors in pollen tubes. Putative identified LARP6c mRNA baits also encode proteins involved in transport and share two motifs in their 5’-UTR that could allow their co-regulation via RBP binding. LARP6c deletion induces deficiencies in pollen tube guidance towards the ovule, suggesting a communication default. This is consistent with the deregulation of mRNA coding for extra-cellular signal secretion/reception actors. We propose that LARP6c acts as an mRNP protein in pollen and co-regulates translation and/or stability of mRNA coding for actors of communication pathways depending on secretion and endocytosis; hence acting on male/female exchanges.

Résumé : L’expression de surface des récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs) est un processus hautement régulé et très important dans le maintien de l’homéostasie cellulaire. En effet, un déséquilibre dans leur niveau d’expression est souvent relié à différentes pathologies comme le cancer, le diabète, l’obésité, les maladies cardiovasculaires et les maladies neurodégénératives. C’est pourquoi la compréhension des mécanismes moléculaires influençant ce phénomène est si importante et nous permettra d’élaborer et/ou d’améliorer les médicaments ciblant la régulation de ce processus. Il est bien connu qu’un des acteurs importants dans le trafic vésiculaire des GPCRs est représenté par la famille des Rab GTPases. Effectivement plusieurs de ces dernières, soit les Rabs 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 et 11 pour ne nommer que les plus connues, modulent l’expression de surface des GPCRs. De plus, certaines études soulèvent la possibilité qu’un GPCR soit lui-même capable de réguler son propre trafic intracellulaire, et ce grâce à son interaction avec les Rab GTPases. Toutefois, le mécanisme emprunté par le GPCR pour atteindre cette fin reste à élucider. Dans le présent travail, je démontre que le GPCR, β2AR, module non seulement la maturation de la petite protéine G Rab11a grâce à son interaction avec la Rab GéranylGéranylTransférase (RGGT), mais influence également son activation en modulant son ubiquitination via son association avec la E3-ubiquitine ligase, HACE1. De plus, je révèle que la sous-unité alpha de la RGGT (RGGTA) accroît significativement la maturation et le transport antérograde du récepteur β2AR, ce qui souligne ainsi un nouveau rôle cellulaire pour cette protéine. L’ensemble des résultats générés appuie l’hypothèse qu’un GPCR puisse contrôler son propre routage intracellulaire, et éclaircit les mécanismes utilisés pour réguler l’activé de la Rab GTPase avec laquelle il interagit. // Abstract : Cell surface expression of G Protein-Coupled Receptors (GPCRs) is a highly regulated and very important phenomenon for keeping cellular homeostasis. In fact, dysregulation of their cell expression is related to many diseases like cancer, neurological disorders, obesity, diabetes and cardiovascular diseases. These facts illustrate how important understanding the molecular mechanisms involved in cell surface transport of those receptors is, which will help us in designing or improving drugs which actually target this pathway. Rab GTPases are proteins known for being essential regulators of GPCR vesicular trafficking. Indeed, an increasing number of studies report the implication of Rab1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 and 11 (to cite the most frequently studied) cell surface transport of GPCRs. Moreover, some studies also put forward the possibility that a GPCR might be able to regulate its own cellular trafficking by interacting and controlling activation of Rab GTPases. However, the mechanism involved in this process remains to be clarified. In the present study, I demonstrate that the prototypic GPCR, β2AR, not only modulates prenylation/maturation of the small G protein Rab11a by interacting with Rab GeranylGeranylTransferase (RGGT), but also influences Rab11a activation by modulating its ubiquitination via its association with the E3-ubiquitin ligase, HACE1. Furthermore, I reveal that the α subunit of the RGGT (RGGTA) also promotes the maturation and anterograde transport of the receptor, which highlight a new cellular role for this protein. Altogether, those results support the hypothesis that GPCRs control their own trafficking, and shed light on some of the mechanisms that might be employed by those receptors in activation of Rab GTPases.

Le transport intracellulaire du cholestérol et sa distribution correcte au niveau des différentes membranes sont essentiels pour assurer de nombreuses fonctions cellulaires. Malgré l'importance de ce transport les mécanismes de sa régulation restent encore mal connus. L'objectif de cette thèse était de mieux caractériser les acteurs du transport intracellulaire du cholestérol. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à deux acteurs de ce transport : la dynamine et les Rab GTPases. Dans la première partie de la thèse nous avons utilisé le dynasore, un inhibiteur pharmacologique de la dynamine pour étudier le rôle de la dynamine dans le contrôle du transport endolysosomal dans les cellules HeLa et les macrophages humains. Nous avons ainsi confirmé le rôle de la dynamine dans la sortie du compartiment endolysosomal et la régulation de l'homéostasie du cholestérol. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié le rôle de Rab7 et de Rab9 dans le transport du cholestérol en utilisant la technique d'ARN interférence ainsi que l'expression de mutants dominant négatifs. Nous avons montré qu'en plus de son rôle classique dans les étapes tardives du transport du cholestérol, Rab7 contrôle les étapes précoces du transport endosomal. Enfin, nous avons évalué le rôle de Rab7 dans notre modèle de macrophages humains surchargés. Nous avons mis en évidence un effet limité de l'inactivation de Rab7 sur le contrôle de l'homéostasie du cholestérol mais à l'inverse un effet majeur pour l'efflux du cholestérol vers l'apo AI. En conclusion, notre étude a permis de mieux caractériser le transport vésiculaire du cholestérol et de démontrer son importance dans la régulation de l'homéostasie intracellulaire en cholestérol. Nos résultats permettent également d'établir le rôle critique de Rab7 dans le trafic des LDL au niveau des endosomes précoces.

L'addiction est un comportement compulsif de recherche et de prise de drogues alternant des phases d'abstinence et de rechute malgré les conséquences négatives sur la vie de l'individu. Les êtres humains ne sont pas égaux devant l'addiction et les mécanismes moléculaires sous jacents sont encore mal compris. De nombreuses structures cérébrales, telles que l'aire tegmentale ventrale (VTA), le cortex préfrontal ou l'amygdale convergent sur le noyaux accumbens (NAc) pour réguler les circuits de la " récompense ". Les neurones GABAergiques épineux de taille moyenne (MSN) sont à la fois la voie d'entrée et de sortie majeure du NAc. Les MSNs sont régulés de façon dynamique par les fibres dopaminergiques provenant de la VTA ainsi que par les interneurones cholinergiques locaux (TANs). La destruction sélective des TANs entraine une importante modification des propriétés renforçantes des psychostimulants tel que la cocaïne. En 2002 nous avons découvert que, de façon surprenante, ces neurones expriment à la fois le transporteur vésiculaire de l'acétylcholine (VAChT) et le transporteur vésiculaire du glutamate de type 3 (VGLUT3). Plus récemment nous avons établi que VGLUT3 augmentait le stockage vésiculaire ainsi que la libération d'acétylcholine (ACh) par un mécanisme que nous avons appelé " synergie vésiculaire ". De plus, il a été observé que VGLUT3 confère aux TANs la capacité d'utiliser le glutamate aussi bien qu'avec l'ACh pour communiquer. De façon surprenante, des souris ayant perdu la capacité de libérer l'ACh dans le NAc ne présente que très peu d'altération de leurs réponses comportementales à la cocaïne. Ce résultat suggère que l'ACh n'est pas indispensable à la régulation des comportements de « récompense ». 1.2 Afin de déterminer le rôle de la signalisation VGLUT3-dépendante par les TANs nous avons utilisé une souris n’exprimant plus VGLUT3. Au cours de cette thèse j’ai pu établir que l’absence de VGLUT3 exacerbe les effets comportementaux induit par la cocaïne. Il semble donc que les TANs utilisent l’ACh ou le glutamate pour réguler différentiellement la libération de DA. Nous avons des résultats préliminaires suggérant que le glutamate libéré par les TANs va activer des mGluR qui exercent un contrôle inhibiteur sur la libération de DA. De plus j’ai observé que l’augmentation de libération de DA chez les souris VGLUT3-KO entraine une activation des cascade de signalisation DR1-dépendantes. De plus les MSNs du NAc des souris VGLUT3-KO présentent des augmentations morphologiques et synaptiques de l’activité glutamatergique du NAc. Finalement une augmentation de la fréquence des mutations du gène codant pour VGLUT3 a été trouvée dans une cohorte de sujets souffrants de formes sévères d’addictions. L’ensemble de ces résultats suggère que la régulation concomitante de la signalisation DAergique et glutamatergique dans le NAc agit comme un filtre protecteur contre les effets renforçant de la cocaïne. / Drug addiction is a compulsive pattern of drug-taking/drug-seeking behavior with alternate phases of abstinence and relapse despite adverse consequences. Human beings are not equally susceptible to addictions and molecular mechanisms underlying addiction are still poorly understood. Numerous brain structures such as the ventral tegmental area (VTA), the prefrontal cortex, the amygdala or the hippocampus converge onto the nucleus accumbens (NAc) to regulate reward. GABAergic medium spiny neurons (MSN) are the major input target as well as output pathway of the NAc. MSNs are dynamically regulated by dopaminergic fibers originating from the VTA and by local tonically active cholinergic interneurons (TANs). The selective destruction of TANs modulates rewarding properties of psychostimulant such as cocaine. Twelve years ago we made the surprising discovery that these neurons express both the vesicular acetylcholine transporter (VAChT) and the vesicular glutamate transporter type 3 (VGLUT3). We recently established that VGLUT3 increases the acetylcholine (ACh) vesicular accumulation (and release) by a mechanism named vesicular synergy. Furthermore, the presence of VGLUT3 confers to TANs the ability to release glutamate in addition to ACh. Unexpectedly, mice that have lost the ability to secrete ACh in the NAc show minimal alteration of their behavioral response to cocaine. This result suggests that ACh is not sufficient to modulate reward.To investigate the role of VGLUT3-mediated signaling by TANs we used a mouse line that no longer expressed VGLUT3. During this PhD I established that silencing VGLUT3 in mice dramatically exacerbated cocaine-induced behaviors. Furthermore, we found that VAChT-KO and VGLUT3-KO mice showed a decreased and increased DA release (respectively) in the NAc. Therefore, TANs use ACh and glutamate to differentially regulate DA release. We have preliminary data suggesting the glutamate released by TANs activate mGluR that negatively control DA release. I further observed that in VGLUT3-KO mice the increased DA release enhanced DR1-signaling cascades. In addition, MSNs from the NAc of VGLUT3-KO mice had increased morphologic and synaptic glutamatergic activity in the NAc. Finally, we report non-synonymous mutations in the gene encoding VGLUT3 in patients with severe addictions. Our results suggested that the concomitant regulation of the dopaminergic and glutamatergic tone by VGLUT3 in the NAc acted as a protective filter against reinforcing properties of cocaine.

L'adhérence cellulaire à la matrice extracellulaire joue un rôle clé dans leur prolifération,leur différenciation ou l'apoptose. Par conséquent ce processus est critique pour undéveloppement normal et pour l'homéostasie tissulaire. La dérégulation de ce mécanismecontribue souvent à des situations pathologiques. Ainsi, la dérégulation de nombreux gènesimpliqués dans les adhérences cellule-cellule ou cellule-matrice extracellulaire sont liés à despathologies conduisant à un défaut de développement, la progression tumorale, oul'inflammation.Les intégrines sont des récepteurs transmembranaires hétéro dimériques jouant un rôlemajeur dans les interactions cellule-matrice extracellulaire. Ce rôle n'est pas limité à unesimple interaction mécanique puisqu'elles permettent également la transduction dessignaux de la matrice extracellulaire à la cellule afin de permettre à cette dernière des'adapter à son micro environnement. Dans le but d’étudier le rôle des intégrines à chaîneβ1 dans le développement osseux, le laboratoire a mis en place un modèle murind'inactivation conditionnelle du gène Itgb1 basée sur l'expression de la recombinase Cre austade pré-ostéoblastique. Les souris mutées présentent un défaut de développementosseux, dû à une faible prolifération des ostéoblastes.Contrairement à ce qui était généralement admis, cette faible prolifération desostéoblastes est indépendante de la voie classique mettant en jeu la voie classique des MAPkinases. En revanche, elle est contrôlée par la voie Hippo: cette signalisation a étérécemment identifiée chez la Drosophile et les Mammifères comme un mécanismeinhibiteur majeur de la prolifération cellulaire. Le cofacteur de transcription YAP, effecteurfinal de cette voie, est une navette nucléo-cytoplasmique. Son expression est amplifiée dansdivers cancers dont l'ostéosarcome où cette surexpression associée à celle de l’Itgb1 est unfacteur de mauvais pronostique.Mes travaux consistent à comprendre comment les intégrines à chaîne β1 contrôlent lavoie Hippo, et donc la prolifération. Nous avons confirmé que la délétion des intégrines β16active la phosphorylation de YAP et sa séquestration dans le cytoplasme. En utilisant destechniques de Biologie Cellulaire et de Biochimie, nous avons montré que suite à la délétionde l’Itgb1, les cellules présentent un défaut de trafic vésiculaire réduisant la translocationmembranaire de Rac1. La séquestration cytoplasmique de Rac1 diminue l’activation de soneffecteur majeur la kinase PAK responsable de la dissociation d'un complexe membranaired'inactivation composé de la protéine adaptatrice NF2, la kinase LATS et de son effecteurprincipal YAP. Les intégrines en provocant la perte de ce complexe induisent ladéphosphorylation de YAP, sa translocation nucléaire et donc stimulent la proliférationcellulaire. / Cell adhesion to the extracellular matrix plays a key role in their proliferation,differentiation or apoptosis. Therefore, this process is critical for normal development andtissue homeostasis. The deregulation of this mechanism often contributes to pathologicalsituations. Thus, the deregulation of many genes involved in cell-cell or cell-extracellularmatrix adhesions are linked to pathologies leading to developmental defects, tumorprogression, or inflammation.Integrins are heterodimeric transmembrane receptors that play a major role in cellextracellularmatrix interactions. This role is not limited to a simple mechanical interactionsince integrins also allow the transduction of the signals from the extracellular matrix to thecell in order to permit the latter to adapt to its microenvironment. In order to study the roleof β1 integrins in bone development, the laboratory has implemented a mouse model withconditional inactivation of the Itgb1 gene based on the expression of recombinase Cre at thepre-osteoblastic stage. The mutated mice show a defect in bone development due to a lowproliferation rate of osteoblasts.Contrary to what was generally accepted, this reduced proliferation is independent of theclassical pathway involving the classical pathway of MAP kinases. On the other hand, it iscontrolled by Hippo: this signaling pathway has recently been identified in Drosophila andMammals as a major inhibitory mechanism of cell proliferation. The transcription cofactorYAP, the end effector of this pathway, is a nucleo-cytoplasmic shuttle. Its expression isamplified in various cancers including osteosarcoma where this overexpression associatedwith that of Itgb1 is a factor of poor prognosis.My work involves understanding how β1 integrins control the Hippo pathway, and thusproliferation. We confirmed that deletion of β1 integrins activates the phosphorylation ofYAP and its sequestration in the cytoplasm. Using Cell Biology and Biochemistry techniques,we showed that following the deletion of Itgb1, the cells exhibit a defect in vesicular trafficthat reduces the membrane translocation of Rac1. The cytoplasmic sequestration of Rac18decreases the activation of its major effector, the PAK kinase. PAK is responsible for thedissociation of an inactivating membrane complex composed of the adaptor protein NF2,the LATS kinase, and its main effector YAP. The integrins by provoking the loss of thiscomplex induce the dephosphorylation of YAP, its nuclear translocation, and thus stimulatecell proliferation.

L’invasion cellulaire est un phénomène clé du développement tumoral au cours duquel les cellules réalisent une transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) caractérisée par des changements d’expression de gènes clés dans la régulation de l’adhérence et de la morphologie cellulaire. L’expression de ces gènes est sous le contrôle de voies de signalisation, qui lors du processus de tumorigenèse sont dérégulées. La dérégulation de ces voies est multifactorielle et peut-être initiée par une activation de récepteurs présents à la membrane plasmique.Dans ce contexte, nous avons mis en évidence que les flotillines sont d’importants régulateurs de l’activation de ces récepteurs et des voies de signalisation en aval qui conduisent à l’induction de la TEM. Les flotillines 1 et 2 sont des protéines ubiquitaires très conservées. Le niveau d’expression des flotillines est accru dans de nombreux cancers invasifs et ceci est un facteur de mauvais pronostic. En condition physiologique, non surexprimées, les flotillines sont majoritairement à la membrane plasmique. Surexprimées les flotillines induisent la formation d’endolysosomes ayant une faible activité de dégradation, dans lesquels elles sont retrouvées.Mes travaux montrent que l’augmentation de l’expression des flotillines dans des cellules normales mammaires est suffisante pour induire le processus de TEM, processus clé de l’invasion tumorale. De plus nous montrons que la surexpression des flotillines génère une voie de trafic vésiculaire que nous nommons UFIT (Upregulated flotillin Induced Trafficking pathway) et qui affecte le trafic de plusieurs récepteurs membranaires connus pour participer à l’activation des voies oncogéniques inductrices de la TEM. Dans le cas particulier d’un de ces récepteurs, AXL, cible thérapeutique dans les cancers du sein, nous montrons que la surexpression des flotillines régule son endocytose et l’adresse dans les endosomes de signalisation riches en flotillines tout en le protégeant de la dégradation. Ces travaux apportent donc des explications nouvelles quant au rôle des flotillines dans le processus d’invasion cellulaire conduisant à la formation des métastases. / Tumor cell invasion and consecutive metastasis formation are the main cause of death in cancer patients. One crucial process of tumor cell invasion is the epithelial to mesenchymal transition (EMT), a reversible process during which polarized epithelial cells convert into motile mesenchymal cells. This process is characterized by gene expression changes involved, in particular, in the perturbation of cell adhesion, polarity and cytoskeletal structures.Flotillin 1 and 2 are two ubiquitous and highly conserved membrane proteins that assemble in large oligomers, known to participate in membrane protein clustering and endocytosis. Flotillins are upregulated in many invasive cancers and are considered as markers of poor prognosis. At physiological expression level, flotillins are mainly located at the plasma membrane. The cellular distribution of upregulated flotillins is dramatically modified with a strong enrichment in vesicular compartments that we characterized as non-degradative-endolysosomes.During my PhD project, we identified that flotillins are key EMT inducer. We upregulated flotillins in normal mammary cells and demonstrated that it is sufficient to promote EMT. Using several global comparative analyses (transcriptomic, phosphokinase arrays), we showed that flotillin upregulation activates key oncogenic signaling pathways and plasma membrane receptors. We identified that flotillin overexpression induces a trafficking pathway that we named UFIT-pathway (Upregulated flotillin Induced Trafficking pathway), which promotes the endocytosis of several cargos, amongst them membrane receptors involved in the activation of oncogenic pathways.Our results suggest that the UFIT pathway generates flotillin-positive endolysosomes acting as as “signalosome compartments” involved in the activation of signaling pathways stimulating EMT and cellular invasion.

Le transport intracellulaire du cholestérol et sa distribution correcte au niveau des différentes membranes sont essentiels pour assurer de nombreuses fonctions cellulaires. Malgré l’importance de ce transport les mécanismes de sa régulation restent encore mal connus. L’objectif de cette thèse était de mieux caractériser les acteurs du transport intracellulaire du cholestérol. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à deux acteurs de ce transport : la dynamine et les Rab GTPases. Dans la première partie de la thèse nous avons utilisé le dynasore, un inhibiteur pharmacologique de la dynamine pour étudier le rôle de la dynamine dans le contrôle du transport endolysosomal dans les cellules HeLa et les macrophages humains. Nous avons ainsi confirmé le rôle de la dynamine dans la sortie du compartiment endolysosomal et la régulation de l’homéostasie du cholestérol. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié le rôle de Rab7 et de Rab9 dans le transport du cholestérol en utilisant la technique d’ARN interférence ainsi que l’expression de mutants dominant négatifs. Nous avons montré qu’en plus de son rôle classique dans les étapes tardives du transport du cholestérol, Rab7 contrôle les étapes précoces du transport endosomal. Enfin, nous avons évalué le rôle de Rab7 dans notre modèle de macrophages humains surchargés. Nous avons mis en évidence un effet limité de l’inactivation de Rab7 sur le contrôle de l’homéostasie du cholestérol mais à l’inverse un effet majeur pour l’efflux du cholestérol vers l’apo AI. En conclusion, notre étude a permis de mieux caractériser le transport vésiculaire du cholestérol et de démontrer son importance dans la régulation de l’homéostasie intracellulaire en cholestérol. Nos résultats permettent également d’établir le rôle critique de Rab7 dans le trafic des LDL au niveau des endosomes précoces. / Intracellular transport of cholesterol and its distribution within cellular membranes are essential to maintain correct cellular functions. Despite the importance of this transport, mechanisms that regulate cholesterol transport still poorly defined. The objectives of this thesis were to better characterize the actors of intracellular cholesterol trafficking. In this context, we focused our interest on two known actors of intracellular transport : dynamin and Rab GTPases. In the first part of this thesis, we used dynasore, a pharmacological dynamin inhibitor, to study the role of dynamin in the control of endolysosomal transport in HeLa cells and human macrophages. We confirmed the role of dynamin in endolysosomal sorting and cholesterol homeostasis regulation. In the second part of this thesis, we studied the role of Rab7 and Rab9 in the regulation of cholesterol transport using RNA interference and dominant negative mutants. We showed that in addition to it classical role in late steps of cholesterol transport, Rab7 controls also early steps of endosomal trafficking. Finally, we evaluated the role of Rab7 in our model of loaded human macrophages. We showed a weak impact of Rab7 inactivation on cholesterol homeostasis but a major effect on cholesterol efflux to apo AI. In conclusion, in this study we have better characterized the vesicular transport of cholesterol and demonstrated its importance in cholesterol intracellular homeostasis. Our results also establish that Rab7 plays a critical role in the sorting of LDL at the early endosome.

Toxoplasma gondii, comme Plasmodium falciparum appartiennent au phylum des Apicomplexes. Ce groupe de parasites ont comme dénominateurs communs, trois organites apicaux : rhoptries, micronèmes et granules denses contenant des facteurs indispensables pour la reconnaissance, l’entrée et la survie du parasite au sein de la cellule hôte. Le récepteur transmembranaire de type 1 appelé TgSORTLR ("Toxoplasma gondii Sortilin-Like Receptor") est nécessaire à la biogenèse des organelles de sécrétion rhoptrie et micronème (Sloves et al., 2012). Le domaine C-terminale de la TgSORTLR, lie TgVps26 et TgVps35 deux protéines appartement au complexe Rétromère essentiel au recyclage protéique chez les mammifères et S. cerevisiae. Nous avons construit le premier interactome du CRC de T. gondii et des autres Apicomplexes. Contrairement aux mammifères, le Rétromère de T. gondii est composé du CRC (Complexe de Reconnaissance du Cargo) TgVps35-TgVps26-TgVsp29 et l’absence du dimère de Sorting Nexin (SNX). Nous avons identifié plusieurs protéines connues de l’ELC (Endosomal-like compartment) ainsi que des protéines parasitaires spécifiques. La déplétion conditionnelle de TgVps35 démontre que le complexe Rétromère n’est pas seulement crucial pour la biogenèse des rhoptries, micronèmes et granules denses, mais aussi pour l’architecture et l’intégrité du parasite. Nous avons montré que le recyclage de la TgSORTLR entre l’ELC et le TGN (Tans-Golgi-Network) est essentiel au trafic des protéines de sécrétion rhoptries et micronèmes. Par ailleurs nous avons décrit deux nouvelles protéines hypothétiques TgHP12 et TgHP03 pouvant être impliquées respectivement dans le trafic vers l’ELC et vers la membrane plasmique. Afin nous avons identifié et caractérisé une protéine chimérique TgHP25 avec les domaines BAR et SBF2, pouvant être impliquée dans la biogenèse de l’organite rhoptrie. En somme notre travail souligne l’importance du recyclage protéique et l’implication de protéines spécifiques dans la maturation des organites et l’intégrité du parasite. / Toxoplasma gondii, like Plasmodium falciparum are belong to the Apicomplexan phylum. This group of parasites have as a common denominator, three apical organelles: rhoptries, micronemes and dense granules containing the essential factors for recognition, entry and survival into the host cell. The Toxoplasma gondii Sortilin-Like Receptor (TgSORTLR), is essential for the biogenesis of apical secretory organelles rhoptries and micronemes (Sloves et al., 2012). The C-terminal tail of TgSORTLR specifically binds to TgVps26 and TgVps35 proteins, two components of a pentameric complex called retromer (RC), and known to play an essential role in retrograde transport in yeast and mammals. We now report the first retromer-trafficking interactome in T. gondii and other apicomplexan parasites. In contrast to yeast and mammals, T. gondii RC harbors a singular architecture typified by a Vps35-Vps26-Vps29 trimer complex and the absence of the dimer of sorting nexins. Rather, we identified several known endosomal-like compartment (ELC) proteins and unrelated parasite-specific proteins. The conditional ablation of TgVps35 demonstrates that the Retromer complex is not only crucial for the biogenesis of rhoptries, micronemes and dense granules but also for maintaining a proper parasite architecture and integrity. We showed that the recycling of TgSORTLR between ELC and Trans-Golgi Network (TGN), is essential for proper protein trafficking to secretory organelles rhoptries and micronemes. Furthermore, we will describe two novel parasite-specific proteins TgHP12 and TgHP03, whose functions are likely related to ELC and plasma membrane. So we identified and characterized a chimeric protein TgHP25 with the BAR and SBF2 domains, may be involved in the biogenesis of the organelle rhoptrie. In short our work emphasizes the importance of protein recycling and involvement of specific proteins in the maturation of organelles and integrity of the parasite.

Le trafic vésiculaire permet un échange coordonné de molécules entre les différents organites de la cellule et dépend largement des petites GTPases de la famille des Rabs dont le nombre varie entre 27 chez la Drosophile et 70 chez l’Homme. Un des prochains défis consiste donc à élucider les mécanismes cellulaires qui coordonnent l’activité de ces Rabs, laquelle garantit un transport vésiculaire ordonné au sein de la cellule. Les Rabs agissent comme des interrupteurs moléculaires grâce à leur capacité à cycler entre un état actif et inactif. L’activité des Rabs est contrôlée par des protéines régulatrices puis des effecteurs en aval coordonnent leurs différentes fonctions. La petite GTPase Rab11 est essentielle au développement de plusieurs organismes incluant la Drosophile, C. elegans et la souris puisqu’elle se retrouve au cœur de différentes voies de transport. D’ailleurs, le trafic de molécules dépendant de Rab11 est perturbé dans plusieurs pathologies. Malgré son rôle central dans le trafic vésiculaire, la régulation de Rab11 reste peu comprise in vivo. Cette thèse se penche sur les mécanismes moléculaires contrôlant les fonctions de Rab11 et de ses effecteurs lors de la migration cellulaire collective et lors de la cytocinèse. Nous avons identifié Evi5 comme un nouvel acteur clé de la migration cellulaire collective, et nous montrons qu’elle possède une activité Rab11-GAP essentielle pour maintenir les récepteurs de guidance actifs de façon polarisée au front de migration. Nous avons ensuite déterminé que Rab11 régule la communication cellulaire lors de la migration collective par l’entremise de son interaction avec la Moésine. Une question reste toutefois en suspens : sachant que Rab11 compte plus de 13 effecteurs, quels sont les mécanismes assurant la spécificité de l’interaction entre cette GTPase et un effecteur particulier? Une partie de la réponse provient peut-être de nos observations que les membres des Rab11-FIPs de classe I, une famille d’effecteurs de Rab11, interagissent avec les protéines d’échafaudage 14-3-3. Chez la Drosophile, Rip11 est le seul représentant des Rab11-FIPs de classe I et nous montrons que Rip11 aurait des fonctions inattendues durant la cytocinèse qui seraient coordonnées par 14-3-3. Nos recherches permettent de dresser un portrait plus authentique des mécanismes moléculaires régulant les différentes fonctions de Rab11 et de ses effecteurs in vivo. / Vesicle trafficking allows coordinated exchange of molecules between the cell organelles and depends largely on small GTPases of the Rab family which contains 27 members in Drosophila and 70 in Human. One challenge is to identify the cellular mechanisms which coordinate Rab activity to ensure ordered vesicle transport within the cell. Rab proteins act like molecular switch by cycling between an active and an inactive state. Rab activity is regulated by helper proteins, whereas downstream effector proteins coordinate the Rab functions. The small GTPase Rab11 is crucial for Drosophila, C. elegans and mouse development since Rab11 is at the heart of different transport routes. Thus, Rab11-dependent trafficking of molecules is perturbed in different pathologies. Despite its central role during vesicle trafficking, the regulation of Rab11 in vivo is poorly characterized. This thesis focus on the molecular mechanisms controlling the function of Rab11 and its effectors during collective cell migration and cytokinesis. We identify Evi5 as a novel key regulator of collective cell migration and we show that Evi5 has Rab11-GAP activity essential for maintaining active guidance receptors at the leading edge. We then show that Rab11 regulates cell communication during collective cell movement through its interaction with Moesin. A question still remained unanswered: knowing that Rab11 has more than 13 effectors, which mechanisms assure the specificity of interaction between this small GTPase and a particular effector? Part of the answer might come from our observation that class I Rab11-FIPs, known Rab11 effectors, are able to bind to the 14-3-3 scaffolding proteins. In Drosophila, Rip11 is the sole member of the class I Rab11-FIPs and we show that Rip11 has unexpected functions during cytokinesis which are coordinated by 14-3-3. Our research allows us to better understand the molecular mechanisms regulating Rab11 and its effectors in vivo.