Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mars 2005). "Doctorat sur mesure en Mathématiques-Astrophysique", inscrit au Département de physique. Bibliogr.

Diss.--Universität Köln, 1989. / Notes bibliogr. Bibliogr. p. 267-276. Contient le texte d'articles de la charte et de déclarations préparatoires en anglais.

Le cancer colorectal est responsable de plus de 17500 décès par an et se situe à la 3ème place des cancers les plus fréquents en France. En altérant le processus de réplication de l’ADN des cellules cancéreuses, certaines des molécules utilisées en chimiothérapie induisent du stress réplicatif. Au niveau cellulaire, ce stress est géré par la voie ATR-CHK1. Quand elle est activée par des régions d’ADN simple brin protégées par RPA au niveau de fourches de réplication ralenties/bloquées, ATR déclenche l’activation du checkpoint intra-S via la phosphorylation de son effecteur CHK1. Ce checkpoint permet alors aux cellules de gérer ce stress réplicatif, via différents processus (arrêt du cycle cellulaire, régulation de l’allumage d’origines de réplication, stabilisation des fourches…). Depuis quelques années, l’intérêt thérapeutique de cibler cette voie est clairement établi dans la littérature. Ce rationnel thérapeutique repose sur une inhibition pharmacologique de la voie ATR-CHK1, éventuellement couplée à des traitements par des molécules génotoxiques. Par ailleurs, certaines tumeurs présentent fréquemment des mutations hétérozygotes des gènes ATR et CHK1. Nous avons émis l’hypothèse que ces déficiences puissent représenter leur talon d’Achille. L’équipe a généré un modèle cellulaire permettant d’étudier spécifiquement ces mutations hétérozygotes d’ATR et CHK1. Nous avons commencé notre étude par la caractérisation des impacts de ces mutations en conditions normales de culture. Nos données montrent que les mutations d’ATR et CHK1 altèrent l’activation basale du checkpoint intra-S, provoquent un stress réplicatif endogène, et aboutissent à une induction de dommages de l’ADN. Par ailleurs, ces mutations sensibilisent les cellules à certaines drogues. Entre autres, les cellules mutantes présentent des sensibilités cytotoxiques accrues au SN-38 (principe actif de l’Irinotécan, inhibiteur de topoisomérase 1) et au VE-822 (inhibiteur d’ATR). De plus, nous avons montré que ces deux composés ont un effet synergique important, et nous avons par la suite étudié les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces phénotypes de sensibilisation et de synergie. Nos résultats démontrent que la combinaison SN-38+VE-822 entraîne une apoptose dépendante de la caspase-3, exacerbée chez les cellules mutantes ATR ou CHK1. Ces altérations génétiques limitent le potentiel d’activation du checkpoint intra-S et aboutissent à une accumulation de dommages de l’ADN. L’inhibition d’ATR par le VE-822 permet aux cellules de court-circuiter l’arrêt du cycle cellulaire en S-précoce normalement induit par le SN-38. Nos analyses démontrent que ce phénotype entraine un épuisement de RPA et une catastrophe réplicative subséquente, la mutation d’ATR prédisposant les cellules à ces phénotypes. Les cellules survivant à la combinaison SN-38+VE-822 complètent la réplication et s’accumulent en G2 de façon DNA-PK-dépendante. Ce checkpoint post-réplicatif protège les cellules de la catastrophe mitotique. Ensemble, ces observations suggèrent que RPA et DNA-PK représentent des cibles thérapeutiques prometteuses pour optimiser les effets de l’inhibition de la voie ATR-CHK1. En définitive, les mutations d’ATR et CHK1 retrouvées chez les patients pourraient représenter des facteurs pronostiques importants de la réponse à ces stratégies thérapeutiques. De plus, certains de nos résultats suggèrent également une implication de la voie ATR-CHK1 dans la régulation du remodelage des fourches de réplication, notamment dans la résection de l’ADN néo-synthétisé. En affinant la compréhension des processus moléculaires impliqués dans la réponse au stress réplicatif, notre étude pourrait contribuer à l’amélioration de la prise en charge thérapeutique du cancer colorectal. / Colorectal cancer is responsible for more than 17,500 deaths per year and ranks third among the most frequent cancers in France. By interfering with the DNA replication process of cancer cells, several chemotherapeutic molecules induce replication stress. At the cellular level, this stress is managed by the ATR-CHK1 pathway. When activated by RPA-protected single-stranded DNA regions at slowed/blocked replication forks, ATR triggers the activation of the intra-S checkpoint via the phosphorylation of its CHK1 effector. This checkpoint then allows the cells to manage this replicative stress, via different processes (stopping the cell cycle, regulating the ignition of replication origins, stabilizing the forks...). In recent years, the therapeutic value of targeting this pathway has been clearly established in the literature. This therapeutic rationale is founded on pharmacological inhibition of the ATR-CHK1 pathway, possibly coupled with genotoxic molecules treatments. In addition, some tumours frequently have heterozygous mutations of the ATR and CHK1 genes. We have hypothesized that these deficiencies may represent their Achilles' heel. Our team generated a cellular model to specifically study these heterozygous mutations of ATR and CHK1. We began our study by characterizing the impacts of these mutations under normal growing conditions. Our data show that the ATR and CHK1 mutations alter the basal activity of the intra-S checkpoint, cause endogenous replicative stress, and lead to spontaneous DNA damage. In addition, these mutations sensitize the cells to certain drugs. Amongst other things, mutant cells show increased cytotoxic sensitivities to SN-38 (active ingredient of Irinotecan, topoisomerase inhibitor 1) and to VE-822 (ATR inhibitor). Furthermore, we showed that these two compounds have a strong synergistic. We then studied the underlying molecular mechanisms to these sensitization and synergy phenotypes. Our results show that the combination SN-38+VE-822 causes caspase-3-dependent apoptosis, exacerbated in mutant ATR or CHK1 cells. These genetic alterations limit the activation potential of the intra-S checkpoint and lead to extensive DNA damages. Inhibition of ATR by VE-822 allows cells to bypass the S- early cell cycle arrest normally induced by SN-38. Our analyses show that this phenotype leads to RPA depletion and subsequent replicative catastrophe, with ATR mutation predisposing cells to these phenotypes. Cells surviving the SN-38+VE-822 combination complete the replication and accumulate to G2 in a DNA-PK-dependent manner. This post-replicative checkpoint protects the cells from mitotic catastrophe. Together, these data suggest that RPA and DNA-PK represent promising therapeutic targets to optimize the effects of inhibition of the ATR-CHK1 pathway. Moreover, some of our results also suggest that the ATR-CHK1 pathway could be involved in the regulation of replication forks' remodeling, particularly in the resection of newly-synthetized DNA. Ultimately, the mutations of ATR and CHK1 found in patients may represent important prognostic factors in the response to these therapeutic strategies. By achieving a better understanding of the molecular processes involved in the response to chemically-induced replication stress, our study could contribute to the improvement of colorectal cancer’s therapeutic management.

La voie de signalisation Notch joue un rôle essentiel dans le développement et l'homéostasie de l’épithélium intestinal et présente un potentiel oncogénique dans le cancer du côlon (CRC). L'un de ses gènes cibles, HES1, est un répresseur transcriptionnel de divers gènes, dont KLF4, facteur impliqué dans l'homéostasie intestinale et qui favorise la différenciation des cellules à mucus. De plus, afin d’éviter une activité aberrante de la voie Notch, HES1 exerce une boucle de rétrocontrôle négative sur son propre promoteur. Notre laboratoire s’intéresse à RIP140, un corégulateur transcriptionnel qui réprime l'activité de nombreux facteurs de transcription impliqués dans divers processus physiopathologiques. Dans l'épithélium intestinal, RIP140 inhibe la prolifération cellulaire et régule la différenciation en cellules de Paneth. L'objectif de ce travail a été d'étudier le dialogue entre RIP140 et la voie de signalisation Notch/HES1 ainsi que son impact sur différents paramètres cellulaires en utilisant différentes lignées cellulaires cancéreuses colorectales humaines ainsi que des modèles murins présentant une invalidation du gène Rip140. Pour cela, diverses expériences ont été mises en place en utilisant le gène HES1 comme principal marqueur d’activation de la voie Notch dans les lignées cellulaires de CRC SW620 et HT29. L’expression du gène HES1 a été analysée au niveau protéique, ARNm et transcriptionel en utilisant respectivement les techniques de Western-blot et d’immunofluorescence, de RT-QPCR et de gène rapporteur luciférase. L'activité de la voie Notch a été modulée par l'expression ectopique du domaine intracellulaire de récepteur Notch (NICD) ou en utilisant un inhibiteur de la γ-sécrétase. Le dialogue entre RIP140 et la voie de signalisation Notch est étroitement lié au niveau d'activation de la voie Notch et au niveau d’expression du facteur de transcription HES1. A de faibles niveaux d’activité de la voie Notch, RIP140 est une cible négative de NICD et exerce un effet positif sur la transcription du gène HES1 qui implique, au moins en partie, le complexe RBPJ/NICD. A de niveaux élevés d’activé de la voie Notch, RIP140 devient une cible positive de HES1 et exerce un effet négatif sur la transcription de ce gène en contribuant à la boucle de rétrocontrôle négative de HES1. De manière intéressante, comme le gène HES1, RIP140 a un impact important sur différents paramètres cellulaires. En effet, RIP140, est non seulement capable d’inhiber la prolifération des cellules intestinales, mais est également capable d’augmenter l'expression du gène KLF4 et de favoriser la différenciation en cellules à mucus. Conformément à ce dialogue entre RIP140 et la voie Notch/HES1, nous avons ensuite montré que HES1 et RIP140 inhibent mutuellement leurs effets sur la différenciation et la prolifération cellulaires. Nos données démontrent ainsi l'existence d'une boucle de rétrocontrôle impliquant RIP140 et la voie Notch/HES1 dans les lignées cellulaires de CRC. En effet, le gène RIP140 est à la fois une cible et un régulateur de la voie de signalisation Notch/HES1. Une activité aberrante de la voie Notch bascule la régulation de l'expression du gène HES1 par RIP140 d'un effet positif à un effet négatif via la boucle de rétrocontrôle négative de HES1. De plus, ce lien puissant entre RIP140 et HES1 a un impact sur la différenciation et la prolifération cellulaires. Il sera nécessaire d’analyser le recrutement de RIP140 et HES1 sur différents promoteurs cibles et de valider l'impact de ce dialogue in vivo, en utilisant un modèle de souris que j’ai développé au sein du laboratoire et qui présentent une invalidation conditionnelle du gène Rip140 dans l'épithélium intestinal. / The Notch signaling pathway plays an essential role in intestinal development and homeostasis and has an oncogenic potential in colon cancer (CRC). One of its target genes HES1 is a transcription repressor of a number of genes, including KLF4, which is implicated in intestinal homeostasis and promotes Goblet cell differentiation. In addition, to avoid aberrant activity of the Notch pathway, HES1 exerts a negative feedback loop on its own promoter. Our laboratory is studying RIP140, a transcriptional coregulator which represses the activity of many transcription factors involved in various pathophysiological processes. In the intestinal epithelium, RIP140 inhibits cell proliferation and regulates differentiation towards the Paneth cell lineage. The goal of this work was to investigate the crosstalk between RIP140 and the Notch/HES1 pathway and to study its cellular impacts in human CRC cells. Various experiments have been set up using the HES1 gene as the main output of the Notch pathway in two CRC cell lines (SW620 and HT29). HES1 gene expression has been assessed at the protein, mRNA and transcriptional levels using western-blot/immunofluorescence, RT-QPCR and luciferase reporter assays, respectively. The activity of the Notch pathway has been modulated through ectopic expression of the Notch intracellular domain (NICD) or using a γ-secretase inhibitor. RIP140 crosstalk with the Notch signaling pathway is tightly related to the level of activation of the Notch pathway and to the level of HES1 expression. At low Notch activity, RIP140 is a negative target of NICD and exerts a positive effect on HES1 gene transcription which involves, at least partly, the RBPJ/NICD complex. When the Notch pathway is fully activated, RIP140 becomes a positive target of HES1 and exerts a negative effect on HES1 gene transcription by contributing to the HES1 negative feedback loop. Interestingly, as it is the case for HES1, RIP140 has a strong impact on different cellular parameters. Indeed, we found that RIP140, not only decreases intestinal cell proliferation, but also increases KLF4 gene expression and Goblet cell differentiation. In line with the strong crosstalk between RIP140 and the Notch/HES1 pathway, we then showed that HES1 and RIP140 mutually inhibit their effects on cell differentiation and proliferation. Altogether, our data demonstrated the existence of a feed-back loop involving RIP140 and the Notch/HES1 pathway in CRC cells. Indeed, the RIP140 gene is both a target and a regulator of the Notch/HES1 signaling pathway. A high level of Notch/HES1 activity switches the regulation of HES1 gene expression by RIP140 from a positive to a negative effect through the HES1 negative feedback loop. Moreover, this strong link between RIP140 and HES1 has an impact on cell differentiation and proliferation. It would be however interesting to demonstrate the recruitment of each factor on target promoters and to validate the impact of this strong crosstalk, in vivo, using the newly mouse model that I developed with a conditional knock-out of the Rip140 gene in the intestinal epithelium.

L’AICAR (5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide) est un intermédiaire de la voie de biosynthèse des purines. A des concentrations importantes, ce métabolite a un effet cytotoxique sur les cellules cancéreuses aneuploïdes, c’est-à-dire contenant un nombre anormal de chromosome. Or,90% des tumeurs solides sont aneuploïdes. Les mécanismes responsables de cette cytotoxicité doivent donc être mieux étudiés pour une utilisation éventuelle en thérapie anti-cancéreuse.Dans la littérature, l’effet de l’AICAR est expliqué par son rôle mimétique de l’AMP sur l’AMPK.Cependant, certaines données de la littérature et du laboratoire laissent penser que l’inhibition de la croissance par l’AICAR peut impliquer plusieurs types de mécanismes dont certains sont dépendantsde l’AMPK et d’autres indépendants. L’identification des cibles de l’AICAR alternatives à l’AMPK estdonc nécessaire pour une meilleure compréhension de ses effets.Dans ce projet, j’ai pu confirmer la présence d’autres cibles de l’AICAR indépendantes de l’AMPKet responsables de son effet cytotoxique. Grâce à une approche transcriptomique, j’ai montré un effetde l’AICAR sur l’expression et l’activation de LATS1 et LATS2 (large tumor suppressor 1 and 2). Ces protéines kinases fond partie du core enzymatique de la voie HIPPO, dont le rôle en cancérologie est fondamental. Les effecteurs finaux de cette voie sont YAP et TAZ, deux cofacteurs de transcription,aussi régulés par l’AICAR. J’ai pu montrer que la cytotoxicité de l’AICAR est due en partie à l’activation de cette voie. Depuis la découverte récente de la voie HIPPO, de nombreuses études visent à identifier des molécules permettant l’inhibition directe de cette voie. L’AICAR s’avère être une molécule puissante dans le cadre d’une thérapie anticancéreuse ciblant la voie HIPPO. / AICAR (5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide) is an intermediate of the purine biosynthesis pathway. At high concentrations, this metabolite has a cytotoxic effect on aneuploid cancer cells that is cells containing an abnormal chromosome number. However, 90% of solid tumorsare aneuploid. The mechanisms responsible for this cytotoxicity should be better studied for possible use in anti-cancer therapy.In the literature, the effect of AICAR is explained by its AMP mimetic role on the AMPK. However,some literature and laboratory data suggest that AICAR growth inhibition may involve several types of mechanisms, some of which are dependent and other independent of AMPK. Therefore, the identification of AMPK alternative targets is necessary for a better understanding the AICAR effects. In this project, I was able to confirm the presence of other AICAR targets independent of AMPK and responsible for its cytotoxic effect. Using a transcriptomic approach, I showed an effect of AICAR on the expression and activation of LATS1 and LATS2 (large tumor suppressor 1 and 2). These proteinkinases form part of the enzymatic nucleus of the HIPPO pathway, whose role in oncology is fundamental. The effectors of this pathway are YAP and TAZ, two transcription cofactors, also regulated by the AICAR. I have been able to show that the cytotoxicity of AICAR is due to the activation of this pathway. Since the recent discovery of the HIPPO pathway, numerous studies aim to identify molecules allowing direct inhibition of this pathway. AICAR has proven to be a potent molecule in anticancer therapy which goal is targeting the HIPPO pathway.

L’adaptateur LNK est un régulateur négatif des voies de signalisation, dont la voie JAK/STAT,essentielle au développement du système hématopoïétique. Son implication dans les hémopathies chroniques, notamment les Néoplasmes Myéloprolifératifs (NMP), a été mise en évidence par l’analyse de souris invalidées pour cet adaptateur et l’identification de mutations de LNK chez les patients atteints de ces pathologies. Toutefois, le mécanisme permettant la régulation de ses partenaires, dont la kinase JAK2, et l’implication fonctionnelle des mutations de LNK dans les NMP, restent à définir. Ainsi, mon projet de thèse a porté sur l’analyse structurale et fonctionnelle des complexes de signalisation LNK/JAK2 et sur le développement d’une stratégie moléculaire pour l’utilisation thérapeutique de LNK dans les NMP. Nos résultats ont montré pour la première fois, la fonction inhibitrice de la région N-terminale incluant le domaine d’homologie à la Pleckstrine deLNK sur JAK2 normale et de manière plus importante, sur la forme mutée JAK2-V617F, retrouvée chez les patients atteints de NMP. De plus, nos études sur les mutations de LNK localisées dans cette région régulatrice, ont permis de comprendre leur contribution dans le développement de ces hémopathies et de proposer un mécanisme d’inhibition de l’activation de JAK2 par LNK. Nos résultats permettent d’utiliser le ciblage de la région N-terminale de LNK comme stratégie moléculaire inhibant spécifiquement la forme oncogénique JAK2-V617F à l’aide de peptides pénétrants (CPP). A long terme, cette approche pourrait être utilisée comme outil thérapeutique dans le traitement de patients atteints de NMP positifs pour JAK2-V617F. / The LNK adaptor protein is a key negative regulator of signalling pathways, such as JAK/STAT, important in the development of the hematopoietic system. Its implication in chronic blood diseases, such as Myeloproliferative Neoplasms (MPN) has been confirmed by studies on Lnk-deficient mice, as well as the identification of LNK mutations in MPN patients. However, the LNK mechanism of regulation on its partners and the functional implication of LNK mutations in MPN pathogenesis, are still unclear. Therefore, my PhD project covers the structural and functional analysis of theLNK/JAK2 signalling complex and the development of a molecular strategy to use LNK as a therapeutic tool for the treatment of MPN patients. Our study showed, for the first time, the inhibitory function of the N-terminal region and the pleckstrin homology domain of LNK on JAK2 activity, which occurs more importantly on JAK-V617F than JAK2 wild type form. Moreover, our study provided evidence on how LNK mutations located in this LNK region could contribute to these haematological diseases and has allowed us to propose a model for LNK regulatory function on JAK2activity. Furthermore, we developed a cell penetrating peptide-based strategy to deliver this regulatory region of LNK in hematopoietic cells to specifically inhibit JAK2-V617F oncogenic form. The finalaim is to use this region as a therapeutic molecule to treat JAK2-V617F-positive MPN patients.

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Une forte progression du transport ferroviaire est observée les dernières années dans plusieurs pays. L’augmentation de la capacité du réseau ferroviaire demande à la fois l’évaluation de l’infrastructure existante selon le trafic attendu, la vitesse des trains, la charge à l’essieu, ainsi que la réduction des interventions de maintenance. Une performance accrue de la voie ferrée par rapport à ces critères nécessite l’amélioration des normes de conception et des outils de prédiction qui puissent prendre en compte toute la durée de vie de la structure. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’apporter un point de vue géotechnique à la modélisation numérique du comportement des voies ferrées sous charge mobile. Un modèle numérique rationnel est développé dans la thèse, composé de trois aspects principaux:(i) comportement dynamique de la voie ferrée, (ii) analyse probabiliste et (iii) comportement non linéaire des géomatériaux. Cette approche permet d’appréhender le comportement mécanique de la voie ferrée à différents instants de son cycle de vie. La première partie de cette thèse est consacrée au développement d’un modèle numérique en dynamique de la voie ferrée, adapté à l’analyse probabiliste et au comportement non linéaire. Une modélisation par Eléments Finis dans le domaine temporel est choisie pour cadre général. Ainsi, un modèle 2D en déformation plane avec épaisseur est proposé dans cette thèse, l’épaisseur hors plan étant calibrée à partir des calculs 3D en statique. Les avantages et inconvénients de cette méthodologie sont discutés selon la représentativité du champ de contraintes dans le plan et du temps de calcul associé, paramètre important pour l’analyse probabiliste. Une méthodologie pour la mise en charge est discutée et implémentée afin de réduire la génération d’ondes parasites. La réponse dynamique de la voie ferrée et l’influence croisée de la vitesse de la charge et de la rigidité de la plateforme sont évaluées sous hypothèse de comportement élastique linéaire. L’influence de la variabilité des propriétés mécaniques de la voie ferrée dans la mesure de la raideur de voie est discutée dans la deuxième partie de cette thèse. Des variations spatiales du module d’Young des couches ferroviaires sont modélisées par des champs aléatoires invariants scalaires. La densité de probabilité de la loi marginale d’ordre 1 associée au champ est obtenue grâce à une analyse statistique des mesures in situ. L’influence croisée du support discret et de la distance de corrélation des champs d’entrée dans les variations de la raideur de voie est mise en évidence à partir de différentes structures de corrélation. Afin de vérifier l’importance de chaque paramètre d’entrée sur les variations de raideur de voie, une analyse de sensibilité globale est effectuée pour différentes configurations de voie. La raideur de voie est principalement affectée par des variations de rigidité de la plateforme et des semelles. L’importance du comportement non linéaire des géomatériaux est soulignée dans la dernière partie de la thèse. Le modèle de comportement élastoplastique développé à l’Ecole Centrale Paris fournit un cadre approprié pour l’étude du comportement des géomatériaux sous chargement cyclique. Cette approche est bien adaptée au comportement des matériaux pendant leur “conditionnement initial”, ou les premiers cycles de charge, quand les tassements permanents sont plus importants et les matériaux cumulent des déformations plastiques élevées. Les paramètres du modèle sont calibrés pour les différents géomatériaux ferroviaires (ballast, couche intermédiaire, sol de la plateforme) à partir d’essais triaxiaux disponibles dans la littérature. Les résultats obtenus illustrent les mécanismes prépondérants dans cette phase : densification et augmentation de la rigidité des différents matériaux par accumulation des déformations plastiques. [...] / An increasing demand for railway transportation is observed in many countries around the world. Achieving higher network capacity requires the evaluation of the existing structure regarding the required traffic, speed and axle load, as well as the reduction of maintenance interventions. A higher track performance in terms of these metrics can be achieved by enhanced design standards and predictive tools accounting for the whole structure’s life span.Within this context, this thesis aims to provide a global framework for combining geotechnical perspective and numerical modeling for the railway infrastructure. A rational approach for railway track modeling is proposed. It is composed by three main aspects: (i) railway track dynamics, (ii) probabilistic analysis and (iii) geomaterials’ non linear behavior. This approach allows assessing the track behavior during different instants of its life span. The first step of this thesis is the development of a dynamic numerical model of the railway track for both probabilistic and non linear analysis. For this purpose, the Finite Element method in time domain is chosen as general modeling framework. A 2D planestrain model with a modified width is used in this thesis, the out-of-plane width being calibrated from 3D static analysis. The advantages and drawbacks of such methodology are discussed in the light of the representativeness of the in-plane stress field and associated computational cost for probabilistic analysis. A loading methodology for reducing spurious wave generation is also discussed and implemented. With the developed model, the track structural response and the crossed influence of speed and subgrade stiffness are first analyzed under linear elasticity hypothesis.The influence of track properties variability in the track stiffness measurement is discussed in the second part of this thesis. Spatial variations are introduced by considering the rigidity of each track layer as an invariant scalar random field. The first-order marginal probability distributions are calibrated from statistical analysis of in situ measurements. By considering different theoretical correlation structures, the crossed influence of the discrete sleeper support and the input correlation length on the track stiffness field is highlighted. In order to verify the importance of each input parameter in the track stiffness’ variability, a global sensitivity analysis is conducted for different track configurations. It is shown that track stiffness variations are primarily caused by variations of subgrade stiffness and possible variations of rail pad stiffness. Furthermore, the importance of geomaterials’ non linear behavior is discussed in the last part of the thesis. A suitable framework for the description of geomaterials’ behavior under cyclic loading, for a large range of stress paths, is provided by a fully elastoplastic multimechanism model. This approach is well adapted for assessing the track behavior during the so-called “conditioning phase”, or the the first cycles when high track settlements are observed and materials cumulate high plastic strains. The model parameters are calibrated from triaxial test results available in the literature for different track materials (ballast, interlayer, subgrade soil). The model is able to capture the main mechanisms acting during the conditioning phase: densification and increase in stiffness of the different materials by accumulation of plastic strains. The load transfer mechanisms and the stress-strain response of the materials are then analyzed. Different stress-strain paths and plastic strains are observed in the ballast layer according to the position of the control point relative to the sleepers. The load speed influence on track permanent settlement and ballast stress-strain response is also studied. Finally, the influence of both interlayer and subgrade behavior on the track response is assessed via a parametric analysis.

L’homéostasie de la taille des cellules implique l’existence de mécanismes capables de coordonner la croissance (l’augmentation du volume) avec la prolifération (l’augmentation du nombre de cellules). Il est clairement établi que la taille des cellules est affectée par la disponibilité en nutriment du milieu de culture et par la ploïdie, mais les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Une étude à l’échelle du génome réalisée chez la levure par l’équipe de M. Tyers a révélée que l’inactivation d’environ 400 gènes conduisait à un volume cellulaire moyen significativement différent de celui de la souche sauvage isogénique. Le contrôle de la taille des cellules est ainsi une situation intéressante dans laquelle de nombreux loci contribuent à un caractère quantitatif complexe. La plupart de ces loci demeurant orphelin de voie de signalisation distincte, leur influence respective reste à élucider. Nous avons commencé cette étude en partant de l’observation qu’un mutant sir2 présentait un volume cellulaire augmenté. De manière cohérente, un traitement au nicotinamide (Nam), un inhibiteur de Sir2, reproduit le défaut de taille de sir2 par un mécanisme dépendant de Sir2p. Nous avons alors pu, par une approche d’épistasie chimique, identifier 22 mutants non affectés par le traitement de la Nam, parmi ~200 mutants de petite taille. De manière surprenante, 16 de ces 22 mutants de taille insensibles à la NAM, sont affectés dans la biogenèse de la grande sous unité du ribosome (60S). Une drogue capable de bloquer spécifiquement la biogenèse tardive de la 60S, la diazaborine, mime le phénotype de taille des mutants de la 60S, produisant des cellules sauvages plus petites. Un ensemble de ~200 mutants de grande taille a été traité à la diazaborine et leur volume mesuré. Cette approche chimiogénétique nous a permis d’identifier 31 mutants insensibles à la diazaborine, incluant swi4 et swi6, deux régulateurs majeurs du cycle cellulaire, critiques pour le contrôle de la taille des cellules. Ces résultats furent confirmés par la construction de double mutants. Ce travail montre qu’il est possible d’organiser des mutants de taille au sein de voies spécifiques et de définir des relations d’épistasie claires entre eux. Nos données indiquent que le contrôle de la taille par cette voie “Sir2-60S” est indépendant des effets de la ploïdie et du contrôle nutritionnel sur la taille des cellules. / Cell size homeostasis implies that specific mechanisms are devoted to coordinating growth and proliferation. It is well established that cell size is affected by nutrient availability and ploidy but the underlying mechanisms are not elucidated. A genome wide search for yeast mutants affected for cell volume homeostasis, conducted in the Tyers’lab, revealed that the inactivation of about 400 genes leads to a median cell volume diverging from the isogenic wild-type. The cell size control process is thus a very interesting situation where multiple loci contributing to a complex quantitative trait have been identified but their organisation into distinct pathways and their respective influence remain largely to be elucidated. To address this issue, we started from the observation that a sir2 mutant shows an increased cell size. Consistently, nicotinamide (NAM), a Sir2 inhibitor, mimics the sir2 size defect in a Sir2p-dependent manner. This allowed us to identify among ~200 small size mutants, 22 mutants that were clearly not affected by NAM treatment. Strikingly, 16 out of the 22 NAM unresponsive mutants affected biogenesis of the large ribosomal subunit (named 60S below). Consistently, diazaborine, a drug that blocks the large ribosomal subunit assembly and therefore mimics 60S mutants, rendered wild-type yeast cells smaller. A set of ~200 large mutants were treated with diazaborine and their cell volume was measured. This chemogenetics approach allowed us to identify 31 diazaborine-unresponsive mutants, including swi4 and swi6, two major cell cycle regulators that are critical for cell size control. These results were confirmed by constructing double mutants. This work shows that it is possible to organize cell size mutants in specific pathways and to define clear epistasis relationships between them. Our data indicate that the control of cell size by the “Sir2-60S” pathway is independent of both the ploidy and the nutritional control of cell size.

L’identification fréquente de mutations des protéines régulatrices du complément suggère que les lésions endothéliales du syndrome hémolytique et urémique atypique (SHUa) résultent d’une activation incontrôlée de la voie alterne du complément. Les mutations, en soi, ne constituent cependant que des facteurs de susceptibilité et les mécanismes menant de l’anomalie de régulation du complément au développement de lésions de microangiopathie thrombotique rénale restent mal compris. L’objectif de ce projet était donc d'étudier certains mécanismes de l’activation du complément à la surface des cellules endothéliales dans le SHUa et les conséquences de cette activation pour l’endothélium. Dans ce but, ce travail s’est initialement concentré sur la mutation C3R139W, dont nous avons réalisé la caractérisation phénotypique et fonctionnelle et qui a constitué un modèle d’étude des conséquences d’un complément dérégulé sur l’endothélium. Cette mutation a été identifiée de façon sporadique chez 4% des patients de la cohorte française de SHUa. Son étude phénotypique a mis en avant une évolution fonctionnelle rénale souvent sévère mais inhomogène ainsi qu’une fréquence non négligeable d’événements cardio-vasculaires. Sa caractérisation fonctionnelle a révélé une augmentation de son affinité pour le facteur B, à l’origine de la formation d’une « hyper C3 convertase », échappant également en partie aux systèmes de contrôle (diminution de liaison avec la MCP). L’étude de ses conséquences endothéliales a montré, à la surface de cellules pré-activées, une augmentation des produits d’activation du complément et de l’expression membranaire de facteur tissulaire, faisant le lien avec l’acquisition d’un phénotype endothélial prothrombotique. Nous rapportons également, sous l’effet de sérum porteur de cette mutation, une majoration de la perméabilité et du détachement cellulaire, susceptibles de traduire une souffrance endothéliale. Dans la deuxième partie et en vue de préciser les liens entre anomalie du complément et activation des cellules endothéliales, nous nous sommes intéressés au rôle de l’hémolyse, dénominateur commun des SHU. Nous avons ainsi montré que l’hème libre activait la voie alterne du complément dans le sérum et à la surface des cellules endothéliales et ce, de façon exacerbé, en cas de dysrégulation sous-jacente du complément. Nous avons identifié plusieurs mécanismes d’action par lesquels l’hème peut activer le complément : il favorise les interactions C3/C3 et ainsi la formation d’une hyper C3/C5 convertase, déclenche une mobilisation des corps de Weibel-Palade à l’origine de l’expression membranaire de P-selectine, qui est capable d’activer la voie alterne du complément et induit une diminution de l’expression membranaire des régulateurs MCP et DAF. Par ces travaux, nous avons précisé les liens entre activation du complément et acquisition d’un phénotype endothélial prothrombotique dans le SHUa. Nous avons notamment identifié l’hémolyse comme un acteur potentiel de l’amplification des lésions endothéliales complément-dépendantes. Son contrôle pourrait ainsi constituer une nouvelle voie thérapeutique dans le SHU. / Pas de résumé en anglais