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La sénescence est un processus caractérisé par un arrêt stable du cycle cellulaire. Ce mécanisme peut être induit en réponse à de nombreux stress, comme l’activation d’un oncogène, le raccourcissement des télomères ou bien le traitement avec des composés génotoxiques. Cette réponse cellulaire est considérée comme une barrière antitumorale limitant la prolifération des cellules exposées au risque de transformation. La mise en place de la sénescence dépend de profonds changements au niveau moléculaire, dont l’activation d’un programme de dégradation sélective des protéines. Cette dégradation de protéines associée à la sénescence (SAPD) peut expliquer plusieurs caractéristiques des cellules sénescentes, notamment la présence de défauts dans la voie de synthèse des ribosomes (SARD). Ces derniers sont liés à un stress nucléolaire qui mène à l’accumulation de certaines protéines ribosomiques dans le noyau, où elles peuvent effectuer des fonctions indépendantes de leur rôle structurale dans les ribosomes. Parmi ces protéines ribosomiques, RPS14/uS11 peut s’accumuler dans le nucléoplasme et réguler le cycle cellulaire en inhibant CDK4. Ces mécanismes de régulation post-traductionnelle -le SAPD ainsi que les conséquences des SARD- contribuent de manière importante au phénotype sénescent. Nous avons émis l’hypothèse que la caractérisation des effecteurs dans ces voies pourrait mener à l’identification de nouvelles protéines importantes pour la sénescence et la suppression tumorale. Dans un premier temps, nous avons évalué le rôle de la protéine ribosomique RPL22/eL22 dans le cycle cellulaire et la sénescence. Tout comme RPS14, RPL22 a été identifié dans l’analyse de l’interactome de CDK4 lors de la sénescence induite par la perte du facteur de la ribogenèse RSL1D1. Nous avons pensé que RPL22 pourrait agir de manière similaire à RPS14 et ainsi effectuer des fonctions extra-ribosomiques impliquées dans la régulation du cycle cellulaire. Dans le premier article présenté dans cette thèse, nous montrons que la surexpression de RPL22 dans des fibroblastes humains induit un phénotype sénescent et que RPL22 peut lier et inhiber CDK4 afin d’activer la voie de RB. Ensemble, ces données indiquent un rôle suppressif de RPL22 dans le cycle cellulaire. En second lieu, nous nous sommes penchés sur la caractérisation des effecteurs du programme de dégradation sélective de protéines associé à la sénescence. Ce programme est mené à terme par le système ubiquitine-protéasome, un mécanisme finement régulé par différents types de protéines. Parmi celles-ci, les E3 ubiquitine ligases définissent la spécificité de ce système en interagissant avec les substrats à dégrader. Nous avons donc pensé que certaines E3 ubiquitine ligases spécifiques pourraient être importantes pour le mécanisme de dégradation protéique associé à la sénescence. Afin d’identifier celles-ci, nous avons effectué un criblage de shARN ciblant des gènes d’E3 ubiquitine ligases dans le contexte de la sénescence induite par les oncogènes. Ceci a mené à l’identification d’ASB14 comme un acteur important de la sénescence. Dans le deuxième article de cette thèse, nous montrons que la perte d’ASB14 produit un contournement de la sénescence induite par l’oncogène RAS dans plusieurs modèles cellulaires. ASB14 est une protéine peu caractérisée et nous avons généré des anticorps afin d’analyser son expression. Nous montrons ensuite qu’ASB14 s’exprime fortement dans le pancréas sain, tandis que ses niveaux diminuent dans les tumeurs pancréatiques. Enfin, nous avons identifié les partenaires d’interaction d’ASB14 dans le contexte de la sénescence induite par l’oncogène RAS. Globalement, les travaux présentés dans cette thèse nous ont permis d’identifier deux nouvelles protéines impliquées dans la sénescence cellulaire : la protéine ribosomique RPL22 et l’E3 ubiquitine ligase ASB14. Ces deux protéines contribuent à la régulation post-traductionnelle du phénotype sénescent. D’un côté, RPL22 peut inhiber l’activité de CDK4 afin d’activer la voie de RB et ainsi réguler le cycle cellulaire. D’une autre part, ASB14 est importante pour le maintien du phénotype sénescent et semble avoir un rôle dans la suppression tumorale du pancréas. Nos résultats suggèrent que RPL22 et ASB14 sont importants pour la sénescence et la suppression tumorale., Cellular senescence is characterized by a stable cell cycle arrest. This process can be induced by a variety of cellular stresses, including oncogene activation, telomere shortening and genotoxic treatments. In fact, senescence is considered an antitumor barrier that prevents cellular transformation. Senescence is associated with widespread molecular changes, including the activation of a selective protein degradation program. This senescence-associated protein degradation (SAPD) could regulate some senescence-associated phenotypes, including the senescence-associated ribosome biogenesis defects (SARD). Senescence-associated ribosome biogenesis defects are linked to a nuclear accumulation of some ribosomal proteins such as RPS14/uS11 capable of carrying out extra-ribosomal functions. In particular, RPS14 can inhibit CDK4 and mediate senescence. Thus, we hypothesize that the proteins implicated in these pathways -SAPD and SARD- could be important for senescence and tumor suppression. First, we evaluated the ability of the ribosomal protein L22 (RPL22/eL22) to regulate cellular senescence and cell cycle progression. RPL22, as RPS14, was identified as a binding partner for CDK4 in senescent cells induced by depleting the ribosome biogenesis factor RSL1D1. Hence, we though that RPL22 could act in a manner similar to RPS14. In chapter two, we show that RPL22 overexpression induces a senescent phenotype in human fibroblasts. In addition, we show that RPL22 can interact with CDK4 inhibiting its activity and stimulating the RB tumor suppressor pathway. Taken together, these results indicate a suppressive role of RPL22 in cell cycle progression. Next, we focused on the characterization of SAPD effectors. This mechanism is mediated by the ubiquitin-proteasome system which is tightly regulated by E3 ubiquitin ligases. Thus, we thought that specific E3 ubiquitin ligases could be important for SAPD and for senescence. In order to discover E3 ubiquitin ligases that contribute to senescence, we performed an unbiased screening using shRNA libraries in Ras-induced senescent cells. This led to the identification of ASB14 as an important mediator of senescence. In chapter three, we show that ASB14 depletion leads to a bypass of Ras-induced senescence. ASB14 is a poorly characterized E3 ligase, and we generated antibodies in order to analyze its expression levels. We show that ASB14 is highly expressed in the normal pancreas whereas its expression is reduced in pancreatic cancer tissues. Finally, we uncovered the interactome of ASB14 in Ras-induced senescent cells. Overall, we have discovered two new senescence mediators: ribosomal protein L22 and E3 ubiquitin ligase ASB14. These proteins are implicated in the post-translational regulation of the senescent phenotype. RPL22 acts as a CDK4 inhibitor to activate RB pathway and regulate cell cycle arrest and ASB14 is an important mediator of senescence maintenance. Taken together, our results suggest that RPL22 and ASB14 are important for cellular senescence and tumor suppression.

Cellular senescence is a process taking place in response to different stresses and corresponds to a stable arrest of proliferation accompanied by the secretion of numerous factors (SASP), notably pro-inflammatory molecules. Cellular senescence, in particular by SASP factors, can induce paracrine senescence on other cell types, which leads to various biological effects impacting among others cancer and aging. If tinely regulated senescence can contribute to anti-tumor effects, but the accumulation of senescent cells and SASP, as in aging, promotes a pro-inflammatory environment, responsible in particular for EMT or angiogenesis, and thus for tumor progression. The mechanisms regulating the induction of cellular senescence and SASP are still poorly understood and recent studies have shown the involvement of calcium channels and fluxes. However, the importance of calcium homeostasis via calcium buffering proteins has been little studied in the context of senescence. My thesis work aims to study the mechanisms of calcium homeostasis and its impact on cellular senescence, including SASP production and its effects. In particular, calcium chelation by CALB1, a calcium-sensing protein that buffers calcium levels, would be able to control the level of pro-inflammatory SASP. Furthermore, this work demonstrates a new effect of calcium and pro-inflammatory SASP: induction of neuroendocrine transdifferentiation of breast cancer cells. This study provides new insights into the importance of SASP and aging on the biogenesis of breast neuroendocrine tumors, which is still understudied. In summary, this work highlights the importance of calcium homeostasis, including calcium buffering proteins, in the regulation of cellular senescence, SASP production and novel paracrine effects., La sénescence cellulaire est un processus se mettant en place en réponse à différents stresses et correspondant à un arrêt stable de la prolifération accompagné par la sécrétion de nombreux facteurs (SASP), notamment des molécules pro-inflammatoires. La sénescence cellulaire, notamment par les facteurs du SASP, peut induire de la sénescence paracrine sur d’autres types cellulaires, ce qui conduit à des effets biologiques variés impactant en autre le cancer et le vieillissement. Si la sénescence finement régulée peut contribuer à des effets anti-tumoraux, l’accumulation de cellules sénescentes et du SASP, comme lors du vieillissement, favorisent un environnement pro-inflammatoire, responsable notamment de l’EMT ou de l’angiogenèse, et donc d’une progression tumorale. L’ensemble des mécanismes régulant l’induction de la sénescence cellulaire et du SASP est encore mal connu et de récentes études ont montré l’implication de flux et canaux calciques. Cependant l’importance de l’homéostasie calcique via des protéines tamponnant le calcium a été très peu étudiée dans le contexte de sénescence. Mon travail de thèse tend à étudier les mécanismes de l’homéostasie calcique et son impact sur la sénescence cellulaire, dont la production de SASP et ses effets. Notamment, la chélation du calcium par CALB1, une protéine senseur calcique tamponnant les niveaux de calcium, serait capable de contrôler le niveau de SASP pro-inflammatoire. De plus, ce travail démontre un nouvel effet dépendant du calcium et du SASP pro-inflammatoire : celui d’induire une transdifférenciation neuroendocrine de cellules cancéreuses mammaires. Cette étude apporte de nouveaux éléments de réponses sur l’importance du SASP et du vieillissement sur la biogénèse des tumeurs neuroendocrines mammaires, encore sous-étudiées. Pour résumer, ce travail met en exergue l’importance de l’homéostasie calcique, notamment grâce à des protéines tamponnant le calcium, dans la régulation de la sénescence cellulaire, la production de SASP et de nouveaux effets paracrines.

Les maladies neurodégénératives regroupent un ensemble de neuropathologies qui se caractérisent par le dysfonctionnement progressif des neurones et leur perte irréversible au niveau du système nerveux central. Parmi ces maladies figure la maladie d’Alzheimer (MA) qui est une des conditions neurodégénératives la plus fréquente. Bien qu’aucune étiologie n’ait encore été identifiée, le vieillissement est par conséquent le principal facteur de risque de la MA. Grâce aux recherches réalisées sur le vieillissement, des caractéristiques de changements cellulaires et biochimiques, comme la sénescence cellulaire et l’inflammaging, ont été associées à ce phénomène. La sénescence cellulaire qui se définit par un état d’arrêt du cycle cellulaire pourrait aggraver une maladie neurodégénérative, entre autres par le biais de phénotypes sécrétoires associés à la sénescence. L’implication du proto-oncogène BMI1 dans la régulation du cycle cellulaire et la sénescence a été démontrée à travers son inhibition du locus INK4/ARF. De plus, une déficience en BMI1 a été rapportée dans des neurones de certains patients avec la MA, et elle est également associée à une neurodégénérescence précoce. Le complexe NF-κB participe à l’expression d’un large éventail de gènes de cytokines pro-inflammatoires impliquées dans les processus de l’inflammaging et de la sénescence cellulaire. Cependant, l’implication conjointe de BMI1 et de NF-κB dans les processus de neurodégénérescence demeure peu connue. Compte tenu de ce contexte, dans le cadre de ce projet de maitrise, nous avons voulu explorer l’implication conjointe des molécules BMI1 et de la voie canonique du facteur NF-κB dans la production de cytokines pro-inflammatoires en utilisant des modèles in vivo et in vitro reproduisant un phénotype de neurodégénérescence similaire à la maladie d’Alzheimer. Nos résultats indiquent qu’une déficience en BMI1 est corrélée à une inactivation du facteur NF-κB aussi bien dans des neurones in vitro qu’in vivo ainsi qu’a une baisse de l’expression des cytokines IL6 et IL8. Bien que nous présentions des résultats générés à partir d’expériences non dupliquées, ils convergent tout de même vers des conclusions similaires à celles obtenues au niveau de pathologies cancéreuses. Ainsi notre projet apporte une information additionnelle qui pourrait servir à la compréhension des mécanismes sous-jacents au phénomène de l’inflammaging dans la neurodégénérescence., Neurodegenerative diseases are a group of neuropathologies characterized by the progressive dysfunction of neurons and their death in the central nervous system. Among these diseases, Alzheimer's disease (AD) is the most common one. Although no aetiology has yet been identified, aging is therefore the main risk factor for AD. Thanks to several research work on aging, cellular characteristics and biochemical changes, such as senescence and inflammaging, have been associated with this phenomenon. Senescence, which is defined as a state of cell cycle arrest, could worsen neurodegenerative diseases throughout senescence associated secretory phenotypes. The involvement of the proto-oncogene BMI1 in cell cycle regulation and senescence has been demonstrated through its inhibition of the INK4/ARF locus. Additionally, BMI1 deficiency has been reported in neurons of AD patients, and it is also associated with early neurodegeneration. The NF-κB complex participates in the expression of a wide range of pro-inflammatory cytokine involved in the processes of inflammaging and cellular senescence. However, little is known about the joint involvement of BMI1 and NF-κB molecules in neurodegeneration processes. Given this context, within the framework of this master's project, we wanted to explore the combined implication of BMI1 and the canonical pathway of the NF-κB factor in the production of pro-inflammatory cytokines using in vivo and in vitro models reproducing a neurodegenerative phenotype similar to Alzheimer's disease. Our results indicate that a deficiency in BMI1 is correlated to an inactivation of the NF-κB expression both in vitro and in vivo neurones, as well as with a decrease in the expression of cytokines IL6 and IL8. Although we present results generated from unduplicated experiments, they nonetheless converge towards similar conclusions obtained in studies carried out on cancerous pathologies. Thus, our project provides additional information that could help to understand the mechanisms underlying the inflammaging phenomena in neurodegeneration.

International audience; Chronic kidney disease (CKD) is characterized by the progressive decline of renal function, that occurs once a critical number of nephrons has been lost, regardless the etiology. CKD prevalence is constantly increasing, especially with age. Nevertheless, the molecular mechanisms underlying this progression are not very well known. With an increasing number of patients with CKD, especially elderly patients, it urges to better understand the pathophysiology of this progression to elaborate new therapeutic strategies. Recent works have highlighted the role of some cellular processes, such as senescence, during age-related kidney dysfunction. Senescence corresponds to a cellular state associated with a cell cycle blockade. Although the cell cannot proliferate, she is able to secrete a lot of proteins grouped under the term of senescence associated secretory phenotype (SASP). Identification of molecular mechansims involved in age related kidney dysfunction could help to determine new therapeutic targets.; La maladie rénale chronique (MRC) se caractérise par une dégradation progressive de la fonction rénale, et ce, quel que soit le mécanisme initial de l’atteinte rénale. Néanmoins, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent cette progression ne sont pas entièrement connus. Le nombre de patients atteints de MRC augmentant, particulièrement avec l’âge, il devient urgent de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie afin de trouver des traitements spécifiques. Des travaux récents ont permis de comprendre le rôle de mécanismes cellulaires dans le développement de lésions rénales liées à l’âge, en particulier de la senescence. Du latin « senex » ou grand âge, la senescence est un mécanisme cellulaire par lequel une cellule va arrêter de proliférer mais pourra secréter de nombreuses molécules regroupées sous le terme de sécrétome associé à la senescence ou SASP. Néanmoins, l’identification des mécanismes moléculaires qui participent à cette progression médiée par la senescence sont indispensable afin de déterminer des cibles thérapeutiques potentielles.

Aging is an alteration of our physiological capacities that is accompanied by an increased susceptibility to develop a wide range of diseases and which determines in large part our longevity. Despite intensive research on the origin of aging, its etiology is still poorly understood. We discuss here the hypothesis that the telomere shortening, programmed to start at the end of embryogenesis in numerous tissues, couples development with aging by a time-dependent regulation of a set of interconnected processes essential for the somatic maintenance of genome, epigenome, metabolism, circadian clock and immunity.Les horloges de la longévité - Le rôle promoteur des télomères ?Le vieillissement est une altération de nos capacités physiologiques qui s’accompagne d’une susceptibilité accrue à un grand nombre de maladies et qui détermine en grande partie notre longévité. Cependant, son étiologie reste encore mal comprise. Nous discutons ici l’hypothèse que le raccourcissement des télomères, programmé pour débuter en fin d’embryogenèse dans de nombreux tissus, couple développement et vieillissement. Il existe en effet de nombreuses indications que des variations de la structure des télomères régulent dans le temps un ensemble interconnecté de processus essentiels à la maintenance somatique du génome, de l’épigénome, du métabolisme, du rythme circadien et de l’immunité.

The accumulation of senescent cells accompanies organismal aging. Senescent cells produce an inflammatory microenvironment that is conducive to the development of many age-related diseases. Here we describe the different situations leading to cellular senescence and show that these situations are frequently associated with DNA damage. We also discuss the intimate link between cell aging and perturbations in the nuclear envelope, namely in nuclear lamins, as seen in progeroid syndromes. Finally, we present evidence that these alterations are associated with DNA repair defects, the persistence of DNA damage, and an inflammatory phenotype.Le vieillissement - Une histoire de dommages de l’ADN, d’enveloppe nucléaire altérée et d’inflammation ?Le vieillissement est associé à une accumulation de cellules sénescentes produisant un environnement cellulaire inflammatoire qui pourrait expliquer différentes maladies liées à l’âge. Diverses situations menant à la sénescence sont liées à la présence de dommages de l’ADN. De plus, de nombreux syndromes progéroïdes sont associés à une instabilité du génome ou de la structure nucléaire. Nous discuterons du lien étroit existant entre l’altération des lamines, composants de l’enveloppe nucléaire, et le vieillissement cellulaire. Nous verrons que l’altération de l’enveloppe nucléaire, comme celle observée dans la Progéria, est aussi associée à des défauts de réparation de l’ADN, à une persistance de dommages de l’ADN et à un phénotype inflammatoire.

Caspases are a family of cysteine proteases well known for their central roles during apoptosis and inflammation. They also intervene in non-apoptotic regulated cell death pathways and contribute to a large number of physiological mechanisms. The development of therapeutic approaches targeting caspases has generated strong industrial interest since the 1990s, prompting intense research on biological mechanisms, and the development of numerous synthetic inhibitors. Most of these inhibitors are derivatives of peptides or mimetics capable of interacting with the active site of caspases. However, the structural conservation between the different caspases is a challenge for the development of selective inhibitors. To date 5 caspase inhibitors, targeting either Caspase-1, -2 or multiple caspases, have been investigated in clinical settings, and there is still no marketing authorization. The Pan-caspase inhibitor emricasan reached clinical phase III and was proven to be safe but failed to demonstrate efficacy against NASH. Contrary to initial assumptions, selective Caspase-3 inhibitors have not reached the clinical level, while QPI-1007, a siRNA directed against Caspase-2, is currently undergoing a multicentric phase III clinical study for the treatment of ischemic optic neuropathies.Inhibition des caspases - De la biologie et thanatologie cellulaires au développement clinique de candidats médicaments.Les caspases sont une famille de cystéines protéases bien connues pour leurs rôles centraux au cours de l’apoptose et de l’inflammation. Elles interviennent aussi dans des voies de mort cellulaire régulées non-apoptotiques, et contribuent à de très nombreux mécanismes physiologiques. Le développement d’approches thérapeutiques ciblant les caspases a engendré un fort intérêt industriel dès les années 1990, suscitant d’intenses recherches sur les mécanismes biologiques, et conduisant à la mise au point de nombreux inhibiteurs synthétiques. La plupart de ces inhibiteurs sont des dérivés de peptides, ou mimétiques, capables d’interagir avec le site actif des caspases. Cependant, la conservation structurelle observée entre les différentes caspases est un défi pour le développement d’inhibiteurs sélectifs. À ce jour, cinq inhibiteurs de caspases ont été évalués pour leur efficacité clinique, mais aucune autorisation de mise sur le marché n’a été délivrée à ce jour. Contrairement aux présomptions initiales, les inhibiteurs sélectifs de la Caspase-3 n’ont pas atteint le stade d’essais cliniques, alors que le QPI-1007, un siARN dirigé contre la Caspase-2, a fait l’objet d’une étude clinique de phase III pour le traitement de neuropathies optiques ischémiques.

One of the major challenges of the 21Vieillissement cutané - Physiopathologie et thérapies innovantes.Un des enjeux majeurs de ce XXI

Cellular senescence has been now shown to be at the root of many degenerative processes that characterize ageing. Thus, in addition to an irreversible proliferative arrest following various stresses or inappropriate stimuli, cellular senescence leads to genetic, epigenetic, metabolic, structural and functional adaptations of the cell. Moreover, senescence phenotype spreads to the surrounding tissue through a specific secretory profile. Eliminating or blocking the action of senescent cells by senotherapeutic agents prevents tissue degeneration and improves the longevity in preclinical models. In this review, we will present the latest applications in senotherapy and discuss the very promising results of the first recently published clinical trials.Sénothérapies - Avancées et nouvelles perspectives cliniques.Bien que la sénescence cellulaire joue un rôle essentiel dans le développent embryonnaire, la cicatrisation ou l’hémostase, il est maintenant également démontré qu’elle est à l’origine de nombreux processus dégénératifs qui caractérisent le vieillissement. Cette sénescence est induite en réponse à divers stress ou stimulus inappropriés, conduisant à un arrêt de la prolifération et des adaptations géniques, épigénétiques, métaboliques, structurelles et fonctionnelles. Ces cellules sénescentes, lorsqu’elles ne sont pas éliminées, favorisent la propagation de leur phénotype de proche en proche dans le tissu environnant, par l’établissement d’un profil sécrétoire spécifique. Éliminer ou bloquer l’action de ces cellules par des agents dits sénothérapeutiques pourrait prévenir la dégénérescence tissulaire et améliorer la longévité en bonne santé. Nous nous proposons dans cette revue de présenter les dernières avancées et applications développées en sénothérapie et discuterons les résultats très prometteurs des premiers essais cliniques chez l’homme.

International audience; Bien que la sénescence cellulaire joue un rôle essentiel dans le développent embryonnaire, la cicatrisation ou l’hémostase, il est maintenant également démontré qu’elle est à l’origine de nombreux processus dégénératifs qui caractérisent le vieillissement. Cette sénescence est induite en réponse à divers stress ou stimulus inappropriés, conduisant à un arrêt de la prolifération et des adaptations géniques, épigénétiques, métaboliques, structurelles et fonctionnelles. Ces cellules sénescentes, lorsqu’elles ne sont pas éliminées, favorisent la propagation de leur phénotype de proche en proche dans le tissu environnant, par l’établissement d’un profil sécrétoire spécifique. Éliminer ou bloquer l’action de ces cellules par des agents dits sénothérapeutiques pourrait prévenir la dégénérescence tissulaire et améliorer la longévité en bonne santé. Nous nous proposons dans cette revue de présenter les dernières avancées et applications développées en sénothérapie et discuterons les résultats très prometteurs des premiers essais cliniques chez l’homme.

De nombreuses voies de signalisation cellulaire complexes permettent de répondre à la présence de dommages à l’ADN. Cette réponse cellulaire est indispensable afin d’éviter l’accumulation de mutations pouvant éventuellement conduire à la transformation tumorale. Ces différentes voies de réponse aux dommages à l’ADN sont hautement coordonnées et sont regroupées au sein d’un mécanisme global appelé DNA damage response (DDR). Les facteurs du DDR sont régulés à plusieurs niveaux de la cascade de l’expression des gènes. De façon notable, plusieurs protéines de liaison à l’ARN (RBP) participent à la régulation de l’expression des gènes du DDR via la régulation post- transcriptionnelle de leur ARN messager. La RBP STAU2 est connue pour lier plusieurs ARNm codant pour des protéines impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire ainsi que dans les voies du DDR. La protéine STAU2 est elle-même régulée au niveau transcriptionnel par le facteur de transcription E2F1. De récentes observations laissent penser que la kinase centrale du DDR, CHK1, pourrait être impliquée dans la régulation de la stabilité de STAU2. Par ailleurs, les conséquences cellulaires de la diminution du niveau d’expression de STAU2 sont à ce jour très peu connues. Ce mémoire a d’abord été entrepris dans le but de mieux comprendre l’implication de la voie de la kinase CHK1 dans la régulation de la protéine de liaison à l’ARN STAU2. CHK1 est une protéine centrale des voies du DDR ainsi que du contrôle de la progression du cycle cellulaire en l’absence de dommages à l’ADN. Nos résultats montrent que la diminution de CHK1 induit une dégradation rapide de STAU2 par les caspases d’une façon indépendante de l’apoptose. Nous avons également renforcé ce lien entre STAU2 et les mécanismes de réparation des dommages à l’ADN en identifiant plusieurs protéines des voies de réparation dans l’environnement immédiat de STAU2. D’autre part nos travaux visent à mettre en évidence les conséquences de la déplétion de STAU2 dans plusieurs types cellulaires. STAU2 étant une RBP, sa dérégulation impacte inévitablement le devenir de plusieurs ARNm. Afin de caractériser ces différentes conséquences, nous avons dans un premier temps réalisé la déplétion totale de STAU2 dans des cellules hTert-RPE par la technique de CRISPR/Cas9. Nos résultats montrent que ces cellules accumulent anormalement des dommages à l’ADN et prolifèrent plus rapidement que des cellules normales. En outre plusieurs gènes impliqués dans la réparation des dommages à l’ADN se retrouvent diminués dans ces cellules. Dans un second temps, afin de définir si cet effet est dépendant du type cellulaire, nous avons induit la diminution de l’expression de STAU2 dans des cellules IMR90. Nous avons montré que dans ce cas, la diminution de STAU2 induit un arrêt du cycle cellulaire et une entrée des cellules en sénescence. Ainsi, les données présentées dans ce mémoire contribuent à mieux comprendre l’implication de STAU2 dans les processus cellulaires majeurs que sont la régulation du DDR et le contrôle du cycle cellulaire., Many complex cellular pathways are induced in response to DNA damages. This cellular response is indispensable to prevent the accumulation of mutations and to avoid malignant transformation. These different pathways are highly coordinated and are organized in a global mechanism called DNA damage response (DDR). Proteins involved in the DDR are regulated at different levels of the gene expression process. Notably, several RNA binding proteins are involved in the regulation of DDR gene expression through the post-transcriptional control of their mRNA. The RBP STAU2 is known to bind various mRNAs coding for proteins involved in the DDR or cell cycle control. STAU2 is regulated at the transcriptional levels by the major transcription factor E2F1. Recent observations suggest that CHK1 could be implicated in the control of the steady-state level of STAU2. Otherwise, the cellular consequences of STAU2 downregulation remain elusive. The purpose of this research was first to elucidate the implication of CHK1 pathway in STAU2 regulation. CHK1 is a major protein involved in the DDR regulation as well as in the control of cell cycle progression in the absence of DNA damage. Our data show that the downregulation of CHK1 rapidly leads to a caspase-dependent degradation of STAU2 independently of apoptosis. The link between STAU2 and mechanisms of DNA repair was reinforced by our BioID2 experiment that identified several proteins of the DDR in close proximity with STAU2. On the other hand, the aim of this study was to determine the consequences of STAU2 downregulation in different cell lines. Given that STAU2 is an RBP, its dysregulation will inevitably change the fate of several mRNA. In order to increase our understanding of theses consequences, we generated an hTert-RPE1 STAU2-KO cell line using the CRISPR/Cas9 technique. Our data show that these cells accumulate DNA damage and have an increased proliferation rate. Moreover, several genes involved in the DNA repair pathway are downregulated. We also downregulated STAU2 in IMR90 to determine if the previous observations are cell-type specifics. In the latter case, STAU2 diminution triggers cell cycle arrest and cellular senescence. Altogether, these results contribute to improve our knowledge of STAU2 function, especially in DNA damage response pathway and in cell cycle regulation.

Senescent cells are involved in many age-related diseases, and the effects of their elimination by "senolytic" drugs is an active research field. A recent paper describes a convenient murine model of induced senescence and uses it to convincingly demonstrate the positive effects of senolytics on performance and lifespan. Clinical studies have already been initiated; this approach hold promise to eventually improve human "healthspan".

Aging is associated with a cell cycle arrest mechanism named senescence. In adipocyte, this cell state could contribute to metabolic alterations as well as a low-grade inflammatory state. In this context, visceral white adipose tissue could play a major role in age-associated setup pathologies through the loss of metabolic control. Indeed, during aging, white adipose tissue undergoes functional and morphological modifications progressively leading to altered storage and endocrine capacities. Consequently, it has been hypothesized that a new emerging adipocyte secretory profile associated with aging (SASP for senescence associated secretory phenotype) could actively participate to the progressive onset of metabolic diseases related to aging. By proteomic analysis, we identified haptoglobin as a new proinflammatory cytokine overproduced by murine adipose tissue during aging. Our results showed a regulatory feedback loop between adipocyte haptoglobin and senescence state arguing for a role of the cytokine in aging process. Moreover, haptoglobin induced adipocyte metabolic alterations in vitro targeting lipolysis and insulin sensitivity. In vivo validation of haptoglobin's role on metabolic-induced aging are currently ongoing. Our study will allow a better understanding of haptoglobin's role in age-related adipose tissue loss of function and will pave the road for a new therapeutic strategy in the field of metabolism and age-associated pathologies., Le vieillissement est associé un mécanisme d'arrêt du cycle cellulaire nommé senescence. Au niveau de l'adipocyte, cet état cellulaire semble contribuer à la survenue d'altérations métaboliques et à un état pro-inflammatoire. Dans ce contexte, le tissu adipeux blanc viscéral pourrait jouer un rôle déterminant sur la perte du contrôle métabolique et ainsi participer à l'installation de pathologies associées au vieillissement. Au cours du vieillissement, le tissu adipeux blanc subit des modifications morphologiques et physiologiques conduisant à une altération progressive des fonctions de stockage et endocrines de l'adipocyte. Ainsi, un nouveau profil sécrétoire pro-inflammatoire appelé SASP (Senescence Associated Secretory Phenotype) a pu être mis en évidence et pourrait être impliqué dans la survenue de différentes pathologies liées à l'âge (diabète, insuffisance cardiaque ou rénales, ...). Dans ce sens, l'analyse précise du SASP d'adipocytes issus de souris de différents âges nous a permis d'identifier une cytokine pro-inflammatoire, l'haptoglobine, comme un nouveau candidat potentiellement impliqué dans les désordres métaboliques et inflammatoires associés au vieillissement. Nos premiers résultats montrent que, via une boucle de régulation, la senescence augmente la production d'haptoglobine adipocytaire et que réciproquement., cette production entretien la senescence de l'adipocyte Au niveau fonctionnel, l'haptoglobine altère les principales fonctions adipocytaires métaboliques telles que la lipolyse et la sensibilité à l'insuline. Des expériences sont en cours afin de confirmer in vivo l'importance de cette adipocytokine sur les altérations métaboliques entrainant une accélération du vieillissement de l'organisme. Cette étude permettra de mieux comprendre la participation de l'haptoglobine dans la perte des fonctions du tissu adipeux afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ralentir les processus de vieillissement.

When ageing, cells profoundly reprogram to enter a state called senescence. Although the link between senescence and cancer is well established, the nature of this link remains unclear and debated. We will describe in this article the properties of senescent cells and make clear on how they could promote or oppose to cancer initiation and progression. We will also consider senescence as a response to classical anti-cancer therapies and discuss how to take advantage of senescence to improve the efficacy of these therapies while decreasing their toxicity.

Population ageing and increase in cancer incidence may lead to a decreased availability of red blood cell units. Thus, finding an alternative source of red blood cells is a highly relevant challenge. The possibility to reproduce in vitro the human erythropoiesis opens a new era, particularly since the improvement in the culture systems allows to produce erythrocytes from induced-Pluripotent Stem Cells (iPSCs), or CD34

Protein molecular aging corresponds to all modifications affecting proteins during their biological life, which lead to the alteration of their structural and functional properties. This phenomenon participates in cell and tissue aging and is therefore involved in the aging of human organism. It is also amplified in various chronic diseases such as diabetes mellitus or chronic kidney disease, where it participates in the development of long-term complications. This review aims at describing the main reactions responsible for molecular aging, their impact on protein properties and the parameters which could influence this phenomenon. A general scheme explaining its role in physiopathology is also proposed.

Knowledge of the biology of cellular senescence has improved markedly in recent years, helping us to understand the aging process. It is now clear that cellular senescence is involved in the pathogenesis of many age-related diseases, including respiratory diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). COPD occupies a special place among chronic respiratory diseases because of its frequency and socio-economic impact. The high morbidity and mortality associated with COPD are related to multiple systemic manifestations independent of the severity of airway obstruction. COPD, although most often due to smoking, is also an aging-related respiratory disease. According to a newly developed concept, lung-cell senescence could play a key role in the pathophysiology of COPD, including remodeling of blood vessels and lung parenchyma, as well as the characteristic inflammatory process. Systemic manifestations of COPD, including cardiovascular disease, weight loss, bone demineralization and muscle dysfunction, may reflect a general process of premature aging secondary to the pulmonary changes.

Ageing is considered as a major risk factor for the development of chronic diseases. Among these, heart failure seems to be particularly important for both triggering and accelerating pathological ageing. In the present review, we give a general overview of the most relevant results concerning the mechanism of normal and premature senescence of cardiomyocytes and cardiac stromal cells. In particular, we will address the role of telomere dysfunction, DNA damage response, impairment of mitochondrial function, miRNAs and secretome of senescent cells in cardiac ageing and failure.

The p53 gene is essential for tumor suppression, but how it does so remains unclear. Upon genotoxic or oncogenic stresses, increased p53 activity induces transient cell cycle arrest, senescence or apoptosis, the three cornerstones of the so-called triumvirate. Accordingly, it has long been thought that p53 suppresses tumorigenesis by somehow counteracting cell proliferation or survival. However, several recently described genetically modified mice indicate that p53 can suppress tumorigenesis without triggering these three responses. Rather, as an important mechanism for tumor suppression, these mutant mice point to the ability of p53 to prevent the Warburg effect, that is to dampen glycolysis and foster mitochondrial respiration. Interestingly, these metabolic functions of p53 rely, in part, on its "unstressed" (basal) expression, a feature shared by its mechanistically linked anti-oxydant function. Together, these "conservative" activities of p53 may prevent tumor initiation by promoting and maintaining a normal oxidative metabolism and hence underly the "daily" tumor suppression by p53 in most cells. Conversely, destructive activities elicited by high p53 levels and leading to senescence or apoptosis provide a shield against partially or overtly transformed cells. This last situation, although relatively infrequent throughout life, is usual in experimental settings, which could explain the disproportionally high number of data implicating the triumvirate in tumor suppression by p53.

Understanding adaptive signaling pathways in response to chemotherapy is one of the main challenges of cancer treatment. Activated in response to DNA damage, cell cycle and mitotic checkpoints activate the p53-p21 and p16-Rb pathways and induce apoptosis or senescence. Since senescent cells survive and produce a secretome that influences neighbouring cells, it is not particularly clear whether these responses are equivalent and if tumor cells escape these two suppressive pathways to the same extent. Predicting escape is also complicated by the fact that cancer cells adapt to treatments by activating the epithelial-mesenchymal transition and by producing clones with cancer-initiating cells features. Dedifferentiation pathways used in stressful conditions reconstitute dividing and sometimes more aggressive populations in response to chemotherapy. These observations illustrate the importance of tumor heterogeneity and the adaptation capacities of different intra-tumoral subclones. Depending on their oncogenic profile, on their localisation within the tumor and on their interaction with stromal cells, these subclones are expected to have different responses and adaptation capacities to chemotherapy. A complete eradication will certainly rely on combination therapies that can kill at the same time the bulk of the sensitive tumor but can also prevent plasticity and the generation of persistent clones.

Radiotherapy is an essential part of multi-modal treatment for soft tissue sarcomas. Treatment failure is commonly attributed to radioresistance, but comprehensive analyses of radiosensitivity are not available, and suitable biomarkers or candidates for targeted radiosensitization are scarce. Here, we systematically analyzed the intrinsic radioresistance of a panel of soft tissue sarcoma cell lines, and extracted scores of radioresistance by principal component analysis (PCA). To identify molecular markers of radioresistance, transcriptomic profiling of DNA damage response regulators was performed. The expression levels of HSP90 and its clients ATR, ATM, and NBS1 revealed strong, positive correlations with the PCA-derived radioresistance scores. Their functional involvement was addressed by HSP90 inhibition, which preferentially sensitized radioresistant sarcoma cells and was accompanied by delayed γ-H2AX foci clearance and HSP90 client protein degradation. The induction of apoptosis and necrosis was not significantly enhanced, but increased levels of basal and irradiation-induced senescence upon HSP90 inhibition were detected. Finally, evaluation of our findings in the TCGA soft tissue sarcoma cohort revealed elevated expression levels of HSP90, ATR, ATM, and NBS1 in a relevant subset of cases with particularly poor prognosis, which might preferentially benefit from HSP90 inhibition in combination with radiotherapy in the future.

In Belgium and in other countries, the Cancer Registry data show an increased incidence of cancers related to age, the majority of tumors being diagnosed beyond 60 years. However, the mechanisms responsible for this increase are not clear. Cancer could be chronologically associated with aging because of the long latency period between the exposition to carcinogenic agents and the appearance of clinical signs. Aging could also predispose directly to cancer by different mechanisms (impaired immune response, increased oxidative stress, shortening of telomeres, accumulation of senescent cells). In this review, we propose to describe different hypotheses which could explain the increased incidence of cancers in the elderly.

La sénescence est un mécanisme de défense antiprolifératif dont la cellule est munie afin de prévenir l’accumulation de mutations pouvant mener à sa transformation et l’éventuel développement d’une tumeur. Ce programme consiste en un arrêt permanent du cycle cellulaire. Il peut être activé par de nombreux stimuli tels que le raccourcissement des télomères, le stress oxydatif, ou l’expression d’un oncogène constitutivement actif. Sa régulation requiert l’activation de protéines appelées des suppresseurs de tumeur dont les plus importants sont p53 et RB. De manière plus spécifique, les sénescences induites par l’expression des oncogène RASV12 ou STAT5A(1*6) sont respectivement caractérisées par l’augmentation de l’expression des protéines PML et CHES1/FOXN3. Le but de cette thèse est, dans un premier temps, de mettre en évidence le mécanisme de régulation de la sénescence par PML. PML est un suppresseur de tumeur dont l’expression dans des cellules diploïdes normales est suffisante pour induire la sénescence. Cette protéine forme des corps nucléaires sphériques au sein desquels est recruté, parmi d’autres molécules, la protéine du rétinoblastome RB. RB est un régulateur négatif du cycle cellulaire capable de lier et inhiber les facteurs de transcription E2F dont les gènes cibles sont nécessaires à la prolifération. Nos travaux démontrent que le mécanisme d’induction de la sénescence par PML implique le recrutement du complexe RB/E2F aux corps de PML afin de renforcer l’inhibition de l’activité des E2F par RB. Également, les E2F sont recrutés aux corps de PML en compagnie de leurs promoteurs ce qui favorise la formation d’hétérochromatine au niveau de ces gènes, aidant à leur répression et donc à l’établissement de la sénescence. D’autre part, cette thèse a pour but de caractériser le rôle de CHES1/FOXN3 dans la régulation du cycle cellulaire. CHES1 est un facteur de transcription de la famille des Forkheads. Son expression dans des cellules cancéreuses provoque un ralentissement de leur prolifération. Afin de comprendre son mécanisme de fonctionnement, une analyse sur micropuce d’ADN de l’expression des gènes de cellules cancéreuses exprimant CHES1 a été réalisée. Cette analyse a montré que, dans la cellule, CHES1 joue un rôle de répresseur transcriptionnel. Plus précisément, CHES1 réprime, entre autres, l’expression de gènes nécessaires à la synthèse des protéines tels que PIM2 et DYRK3. De manière intéressante, la réexpression de PIM2 dans des cellules cancéreuses exprimant CHES1 permet de rétablir partiellement la prolifération cellulaire. Également, l’analyse sur micropuce a révélé que CHES1 régule l’expression de nombreux gènes impliqués dans la formation des cilia dont l’une des fonctions semble être de moduler la synthèse protéique. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que le mécanisme antitumoral de CHES1 consiste en une inhibition de la synthèse de protéines., Senescence is an antiproliferative defense mechanism that protects the cell against the accumulation of mutations and, eventually, her transformation and the development of a tumor. This program consists of a permanent cell cycle arrest. It can be activated by many stimuli, such as telomere shortening, oxidative stress, or the expression of a constitutively active oncogene. Senescence regulation requires activation of proteins called tumor suppressors which the most important are p53 and RB. More specifically, senescences induced by the expression of oncogenic RASV12 or STAT5A (1 * 6) are respectively characterized by increased expression of the proteins PML and CHES1/FOXN3. The purpose of this thesis is, firstly, to identify the mechanism of regulation of senescence by PML. PML is a tumor suppressor whose expression in normal diploid cells is sufficient to induce senescence. This protein forms spherical nuclear bodies in which is recruited, among other molecules, the retinoblastoma protein RB. RB is a negative regulator of the cell cycle due to its capacity to bind and inhibit the E2F transcription factors whose target genes are necessary for proliferation. Our work demonstrates that the mechanism of induction of senescence by PML involves the recruitment of the complex RB/E2F to the PML body to enhance the inhibition of E2F activity by RB. Also, the E2Fs are recruited to PML bodies together with their promoters which promotes the formation of heterochromatin in these genes, helping their repression and thus the establishment of senescence. On the other hand, this thesis aims to characterize the role of CHES1/FOXN3 in regulating the cell cycle. CHES1 is a transcription factor of the Forkheads family which expression in cancer cells causes a growth reduction. To understand the antitumoral mechanism of CHES1, a microarray analysis of cancer cells expressing CHES1 was performed. This analysis shows that CHES1 is a transcriptional repressor. Specifically, CHES1 represses, among others, the expression of genes required for the synthesis of proteins such as PIM 2 and DYRK3. Interestingly, re-expression of PIM 2 in cancer cells expressing CHES1 partially restores cell proliferation. Also, microarray analysis revealed that CHES1 regulates the expression of many genes involved in the formation of cilia which one of the functions seems to be to modulate protein synthesis. Taken together, these results suggest that the antitumor mechanism of CHES1 involves inhibition of protein synthesis.

The biological mechanisms of aging, and more specifically cellular senescence, are increasingly a subject of research. Cellular senescence may be a common determinant of many age-related diseases, including some chronic lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD) or idiopathic pulmonary fibrosis. Many arguments suggest that these diseases are associated with premature senescence of lung cells, which may be involved in the pathophysiology of respiratory alterations. Furthermore, these diseases are associated with systemic manifestations, such as bone loss, muscle wasting and atherosclerosis, which impact on symptoms and prognosis. Whether these alterations are related to a common pathogenic mechanism or develop independently in patients with COPD remains an open question. In this review, we will focus on cellular senescence and COPD. Two concepts will be discussed: (1) the role of cell senescence in the pathophysiology of lung destruction, vascular remodeling and inflammation in COPD, (2) the possible link between the pulmonary and systemic manifestations of COPD which could reflect a general process of accelerated aging.

Transfusion of labile blood products (LBPs) generates occasional inflammatory : type, hazards; for a large part of these, no antigen/antibody conflict is thus, detected. Residual leucocytes used to account for a large part of such incidents - rarely accidents. Since, however, the systematic leukoreduction of LBPs, leucocytes are the less and less incriminated in adverse events. Platelets themselves proved capable of secreting copious amounts of inflammatory mediators, even in the absence of any deliberated stimulation. Meanwhile, even though exceptionally, inflammation can be observed after red blood cell transfusion. It has been noticed that the collection mode of cellular compounds, as well as the preparation and storage conditions are capable of inflicting lesions to the cell membranes and to activate those cells, and thus promoting inflammatory responses. Storage lesions as well as ageing of the stored cells alongside with cell apoptosis contribute to inflammatory responses. This present 'State of the Art' paper aims at encompassing the primary and secondary components of the LBPs, along with the various types of molecules displaying pro-inflammatory properties that can be encountered in transfusion. A better knowledge of causes of inflammatory transfusion-linked hazards is indeed instrumental to the implementation of safety measures aimed at reducing or suppressing these unwanted effects.

Senescence is a continuous and complex process which takes place over the whole lifetime. Its genetic and biological causes are now better known, particularly thanks to the study of telomers outcome and the oxydative stress. The replicative senescence theory seems to explain an adaptative process that accompanies oldness. Some markers such as the length of telomers, the loss of antioxydant activity and the accumulation of materials resulting from the cellular metabolism seem to be involved in this phenomenon and will probably be measurable soon. These parameters should be part of the biological assessment of the old person's clinical status. Such alterations have physiological and clinical impacts from which result the vulnerability or often frailty that must be carefrully assessed because they greatly influence the old person's stress response and could explain the phenotypical and heterogenous differences observed in the old population. Frailty is not irreversible, but can be treated by classical therapies or be delayed or prevented by various interventions. Physical exercise and well adapted nutrition seem promising. All these markers of oldness influence the functional decline and must be integrated as much as possible in the therapeutic decisions, which sometimes lead to heavy and complex treatments.

Cellular senescence is, essentially, a permanent proliferation arrest induced by various cellular stresses or inappropriate stimuli. This arrest, which is associated with dramatic changes in cell morphology, metabolism and gene expression, involves a complex signalling network aiming at stable inactivation of CDKs, major cell cycle regulators. Notably, several tumour suppressors, such as p53, pRb or p16(Ink4a), play key roles both in the initiation of the senescence program and in its maintenance, which often involves epigenetic changes. While having widely recognized roles in tumour suppression and wound healing, senescence, like the roman god Janus, recently revealed another darker face. Mostly due to altered secretion phenotype favouring inflammation, senescent cells strongly influence surrounding tissue contributing to the development of age-related pathologies, including cancer.

Most of the signalling pathways involved in aging regulation have been recently found well conserved at various levels throughout the evolution. Taking this into account, a diversity of model organisms, including worms, rodents, and lemurs as well, allows to address different questions: how to understand the interactions between genetic and environmental factors while challenging theories of aging, to preserve hearing integrity, to fight against senescence of neural stem cells, or to explore brain fitness from gene expression to cognitive and social behavior? Here are the main issues that can be considered, stressing the complementarities of the models. The differentiation of aging physiological aspects from those induced by age-related pathologies will also be specified. By emphasizing recent ability of technologies to promote new aging insights, we discuss towards a better understanding of mechanisms governing aging.

Les mécanismes cellulaires anti-prolifératifs, lesquels comprennent l’apoptose, aussi appelée la mort cellulaire programmée, l’arrêt transitoire du cycle cellulaire et la sénescence, permettent à la cellule de prévenir, en réponse à différents stress, l’accumulation de mutations pouvant conduire à une prolifération incontrôlée et, éventuellement, au développement d’une tumeur. La régulation de ces différents mécanismes requiert l’activation de protéines appelées des suppresseurs de tumeur, dont le principal est p53. p53 est un facteur de transcription dont la stabilisation et l’activation conduit à une hausse de l’expression de gènes directement impliqués dans l’arrêt de la prolifération. Au cours des dernières années, l’ensemble des travaux sur p53 ont permis de mettre en évidence la complexité de sa fonction, de même que la multitude de voies de signalisation et de protéines avec lesquelles il coopère pour maintenir l’intégrité du génome. De ce fait, l’étude des mécanismes d’activation de p53 est de mise pour la compréhension de sa régulation et, éventuellement, pour la prévention et l’élaboration de nouvelles stratégies de traitement contre le cancer. L’objet de cette thèse est la mise en évidence d’un mécanisme d’activation de p53 et de la sénescence par la protéine SOCS1, un suppresseur de la signalisation par les cytokines. Ce mécanisme implique une interaction directe entre les deux protéines, plus précisément entre le domaine SH2 de SOCS1 et le domaine de transactivation de p53. SOCS1 interagit également, au niveau de son SOCS Box, avec les kinases ATM et ATR de la voie du dommage à l’ADN de façon à faciliter la phosphorylation de p53 en sérine 15. Ainsi, en interagissant à la fois avec p53 et ATM/ATR, SOCS1 contribue à la stabilisation et à l’activation de p53. En accord avec ce modèle, l’inhibition de SOCS1 dans des fibroblastes humains normaux tend à diminuer le nombre de cellules sénescentes suite à l’expression de l’oncogène ca-STAT5A et à réduire l’accumulation nucléaire de p53 dans ces cellules. De la même façon, les lymphocytes T provenant de souris Socs1-/-Ifnγ-/- sont moins susceptibles d’entrer en apoptose que les lymphocytes provenant de souris Socs1+/+Ifnγ+/+, suite à une exposition à des radiations. Dans les deux contextes, on observe une baisse de l’expression des gènes cibles de p53, ce qui démontre que SOCS1 est impliquée dans l’activation de p53 in vivo. Cette thèse a également pour but de mettre en évidence l’implication de SOCS1 dans l’activation d’autres facteurs de transcription et, par le fait même, de démontrer qu’elle peut agir comme un régulateur plus général de la transcription. Une étude approfondie de l’interaction entre SOCS1 et p53 a permis de démontrer que le domaine de transactivation II de p53 (acides aminés 36-67) est suffisant pour l’interaction. Plus précisément, il semble que le tryptophane 53 (W53) et la phénylalanine 54 (F54) sont les principaux résidus impliqués. Une analyse structurale de ce domaine de p53 a conduit à l’identification d’un motif conservé dans plusieurs autres facteurs de transcription pourvus d’un domaine de transactivation acide, dont p63, p73 et E2F1. En accord avec ces résultats, SOCS1 est en mesure d’interagir avec chacune des deux protéines. Ainsi, la capacité de SOCS1 d’interagir et de réguler l’activité de p53 peut s’étendre à d’autres facteurs de transcription. En terminant, le mécanisme présenté dans cette thèse contribue à la compréhension de la régulation de p53, le principal suppresseur de tumeur de la cellule. De plus, il met en évidence une nouvelle fonction de SOCS1, laquelle était jusqu’alors essentiellement connue pour inhiber la voie de signalisation JAK/STAT. Ce nouveau rôle pour SOCS1 permet d’expliquer de quelle manière une activation aberrante de la signalisation par les cytokines peut déclencher la sénescence ou l’apoptose. Enfin, le fait que SOCS1 puisse réguler différents facteurs de transcription permet de la qualifier de régulateur général des facteurs de transcription composés d’un domaine de transactivation acide., In response to different stress, three anti-proliferative mechanisms, namely apoptosis, also called programmed cell death, transient growth arrest and senescence, prevent the cells from cumulating mutations that can lead to uncontrolled proliferation and, eventually, to tumor development. Regulation of these mechanisms requires the activation of proteins called tumor suppressors. One of them, p53, is a transcription factor whose stabilization and activation lead to an increase in expression of genes directly implicated in cell cycle arrest. In the past years, studies about p53 showed how much its function is complex and with how many signaling pathways and proteins it cooperates to maintain genome integrity. Thus, studying the activation mechanisms of p53 is essential to understand its regulation and, thereby, to prevent tumor development and to elaborate new strategies for cancer treatment. The first aim of this thesis is to show a new activation mechanism of p53 and of senescence by the protein SOCS1, a suppressor of cytokine signaling. This mechanism implies a direct interaction between the two proteins, specifically between the SH2 domain of SOCS1 and the N-terminal transactivation domain of p53. SOCS1 also interacts with the DNA damage-regulated kinases ATM and ATR via its C-terminal domain, which contains a SOCS Box, to facilitate the phosphorylation of p53 on its serine 15. Thus, by interacting at the same time with p53 and ATM, SOCS1 contributes to stabilization and activation of p53. In accordance with this model, SOCS1 inhibition in human normal fibroblasts decreases the number of senescent cells in which the activated oncogene STAT5A is expressed and reduces p53 nuclear accumulation in these cells. In the same way, T cells from Socs1-/-Ifnγ-/- mice are less likely to undergo apoptosis than T cells from Socs1+/+Ifnγ+/+ mice, after exposure to γ radiation. In both contexts, the expression of p53 target genes is decreased, which indicates that SOCS1 is implicated in p53 activation in vivo. This thesis also aims to show the role of SOCS1 in the activation of other transcription factors and, thereby, to show that it can act as a more general regulator of transcription. A detailed study of the interaction between SOCS1 and p53 showed that the transactivation domain II of p53 (amino acids 36-67) is sufficient for the interaction. Specifically, it seems that tryptophan 53 (W53) and phenylalanine 54 (F54) are essential for the interaction. A structural analysis of this p53 region highlights an acid transactivation domain actually conserved in many others transcription factors, such as p63, p73 and E2F1. In accordance with this observation, SOCS1 is able to interact with both proteins. Thus, the capacity of SOCS1 to interact with p53 and to regulate its activity may extend to other transcription factors. The mechanism showed in this thesis contributes to the understanding of p53 regulation and highlights a new function for the SOCS1 protein. Indeed, until now, SOCS1 was mostly known to be a negative regulator of the JAK/STAT pathway. Moreover, this new role for SOCS1 explains how an aberrant cytokine signaling can trigger senescence or apoptosis. Finally, the fact that SOCS1 can regulate different transcription factors allows us to consider it as a general regulator of transcription factors containing an acid transactivation domain.

Large arteries allow the vascular system to be more than a simple route in which the blood circulates within the organism. The elastic fibers present in the wall endow these vessels with elasticity and are responsible for the smoothing of the blood pressure and flow, which are delivered discontinuously by the heart. This function is very important to ensure appropriate hemodynamics. Elastic fibers are composed of elastin (90%) and fibrillin-rich microfibrils (10%) which provide the vessels with elasticity and are also signals able to bind to relatively specific cell membrane receptors. Stimulation of the high affinity elastin receptor by elastin peptides or tropoelastin--the elastin precursor--triggers an increase in intracellular free calcium in vascular cells, especially endothelial cells, associated with attachment, migration or proliferation. Similar effects of the stimulation of endothelial cells by microfibrils or fibrillin-1 fragments, which bind to integrins, have been demonstrated. This dual function--mechanical and in signaling--makes the elastic fibers an important actor of the development and ageing processes taking place in blood vessels. An alteration of the elastin (Eln) or fibrillin (Fbn) gene products leads to severe genetic pathologies of the cardiovascular system, such as supravalvular aortic stenosis, or Williams Beuren syndrome--in which elastin deficiency induces aortic stenoses--or Marfan syndrome, in which on the contrary fibrillin-1 deficiency promotes the appearance of aortic aneurysms. Genetically-engineered mouse models of these pathologies (such as Eln+/- mice and Fbn-1+/mgΔ mice, Eln+/-Fbn-1+/- mice) have permitted a better understanding of the pathogenesis of these syndromes. In particular, it has been shown that elastin and fibrillin-1 roles can be complementary in some aspects, while they can be opposed in some other situations. For instance, the double heterozygosity in elastin and fibrillin-1 leads to increased arterial wall stress--compared to the level induced by one of these two deficiencies alone--while the decrease in diameter induced by Eln deficiency is partly compensated by an additional deficiency in Fbn-1. Also, it is now clear that early modifications of elastin or fibrillin-1 availability can alter the normal signaling action of these proteins and lead to long term modifications of the vascular physiology and ageing processes.

Cellular senescence is a tumor suppression mechanism consisting of an irreversible cell cycle arrest. Senescent cells also express a specific secretome that plays a role in the microenvironment. It may induce premature senescence, apoptosis, cellular proliferation or tumor development in the neighboring cells. In this context, my thesis aimed to identify and characterize a new senescence-associated secreted protein, before highlighting its role in tumorigenesis. We identified the WNT16B protein. It was overexpressed in various cellular senescence models obtained from lung fetal fibroblasts. Moreover, WNT16B expression was associated with the accumulation of senescent cells in precancerous lesions in a transgenic mice model. WNT16B is also involved in the senescence machinery. Indeed, WNT16B inhibition prevented the senescence onset through inactivation of the p53/p21 pathway, thus stopping the cell cycle progression. Finally, we observed a correlation between the WNT16B expression and the occurrence of senescent tumoral cells in NSCLC samples. This expression was also correlated with a better patient outcome after chemotherapeutical treatment. Thus, this last result linked the treatment efficiency, the occurrence of senescence and the patient survival. Overall, my thesis established elevated WNT16B levels as a novel biomarker for senescence that might be useful for the identification, the treatment follow-up and the prognosis of patient outcome.; La sénescence cellulaire est un mécanisme de suppression cellulaire caractérisé par un arrêt irréversible du cycle cellulaire. Les cellules sénescentes ont également un secrétome spécifique qui influe sur les cellules voisines, pouvant induire leur entrée prématurée en sénescence, l'apoptose, la prolifération cellulaire et le développement tumoral. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse était d'identifier une nouvelle protéine sécrétée par les fibroblastes sénescents et de caractériser ses fonctions dans les cellules sénescentes et dans les cellules tumorales. Nous avons mis en évidence la protéine WNT16B. Elle est surexprimée dans plusieurs modèles de sénescence cellulaire obtenus à partir de fibroblastes pulmonaires. Dans un modèle de souris transgénique, WNT16B est également associée avec l'accumulation de cellules sénescentes dans les lésions précancéreuses pulmonaires. WNT16B est impliqué dans le mécanisme de sénescence cellulaire. En effet, l'inhibition de WNT16B prévient l'entrée en sénescence, en empêchant l'activation de p53 et l'expression de p21/WAF1, et donc l'arrêt du cycle cellulaire.Nous avons finalement associé l'expression de WNT16B avec la présence de cellules sénescentes dans des tumeurs prélevées chez des patients atteints de carcinomes pulmonaires non à petites cellules. Cette expression est corrélée avec une meilleure survie pour les patients ayant reçu un traitement chimiothérapeutique. Ce dernier résultat fait donc le lien entre traitement, sénescence cellulaire et survie, et illustre le rôle potentiel des marqueurs des cellules sénescentes pour le suivi des patients. Globalement, ces travaux ont donc non seulement permis d'identifier WNT16B comme nouveau marqueur des cellules sénescentes, mais ils ont également ouvert des perspectives d'utilisation de ce marqueur pour l'identification, le traitement et le suivi des patients atteints d'un cancer.

Cellular senescence is a tumor suppression mechanism consisting of an irreversible cell cycle arrest. Senescent cells also express a specific secretome that plays a role in the microenvironment. It may induce premature senescence, apoptosis, cellular proliferation or tumor development in the neighboring cells. In this context, my thesis aimed to identify and characterize a new senescence-associated secreted protein, before highlighting its role in tumorigenesis. We identified the WNT16B protein. It was overexpressed in various cellular senescence models obtained from lung fetal fibroblasts. Moreover, WNT16B expression was associated with the accumulation of senescent cells in precancerous lesions in a transgenic mice model. WNT16B is also involved in the senescence machinery. Indeed, WNT16B inhibition prevented the senescence onset through inactivation of the p53/p21 pathway, thus stopping the cell cycle progression. Finally, we observed a correlation between the WNT16B expression and the occurrence of senescent tumoral cells in NSCLC samples. This expression was also correlated with a better patient outcome after chemotherapeutical treatment. Thus, this last result linked the treatment efficiency, the occurrence of senescence and the patient survival. Overall, my thesis established elevated WNT16B levels as a novel biomarker for senescence that might be useful for the identification, the treatment follow-up and the prognosis of patient outcome.; La sénescence cellulaire est un mécanisme de suppression cellulaire caractérisé par un arrêt irréversible du cycle cellulaire. Les cellules sénescentes ont également un secrétome spécifique qui influe sur les cellules voisines, pouvant induire leur entrée prématurée en sénescence, l'apoptose, la prolifération cellulaire et le développement tumoral. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse était d'identifier une nouvelle protéine sécrétée par les fibroblastes sénescents et de caractériser ses fonctions dans les cellules sénescentes et dans les cellules tumorales. Nous avons mis en évidence la protéine WNT16B. Elle est surexprimée dans plusieurs modèles de sénescence cellulaire obtenus à partir de fibroblastes pulmonaires. Dans un modèle de souris transgénique, WNT16B est également associée avec l'accumulation de cellules sénescentes dans les lésions précancéreuses pulmonaires. WNT16B est impliqué dans le mécanisme de sénescence cellulaire. En effet, l'inhibition de WNT16B prévient l'entrée en sénescence, en empêchant l'activation de p53 et l'expression de p21/WAF1, et donc l'arrêt du cycle cellulaire.Nous avons finalement associé l'expression de WNT16B avec la présence de cellules sénescentes dans des tumeurs prélevées chez des patients atteints de carcinomes pulmonaires non à petites cellules. Cette expression est corrélée avec une meilleure survie pour les patients ayant reçu un traitement chimiothérapeutique. Ce dernier résultat fait donc le lien entre traitement, sénescence cellulaire et survie, et illustre le rôle potentiel des marqueurs des cellules sénescentes pour le suivi des patients. Globalement, ces travaux ont donc non seulement permis d'identifier WNT16B comme nouveau marqueur des cellules sénescentes, mais ils ont également ouvert des perspectives d'utilisation de ce marqueur pour l'identification, le traitement et le suivi des patients atteints d'un cancer.

International audience; Tumor development is usually described as the result of successive waves of genetic and epigenetic changes and of Darwinian selections that allow the progressive emergence of cells with proliferation and survival advantages. According to this model of tumoral progression, the acquisition of metastatic properties is perceived as a late stage-induced response to environmentally damaging conditions in the tumor, in particular oxygen and nutriment lack. Analyzing the consequences linked to the reactivation of embryonic programmes leads, for some cancer types, to question the linearity of this model, by showing that the dissemination of cancerous or precancerous cells may begin as early as the lesions convert from a premalignant to a malignant state. We propose to review the main findings that brought about these conclusions and to discuss what consequences they might have.

Senescence was originally described from the observation of the limited ability of normal cells to grow in culture, and may be generated by telomere erosion, accumulation of DNA damages, oxidative stress and modulation of oncogenes or tumor suppressor genes. Senescence corresponds to a cellular response aiming to control tumor progression by limiting cell proliferation and thus constitutes an anticancer barrier. Senescence is observed in pre-malignant tumor stages and disappears from malignant tumors. Agents used in standard chemotherapy also have the potential to induce senescence, which may partly explain their therapeutic activities. It is possible to restore senescence in tumors using targeted therapies that triggers telomere dysfunction or reactivates suppressor genes functions, which are essential for the onset of senescence.

The family of the orchids to date is poorly studied as a potential source of molecules with biological activity. The phytochemical analysis of extracts of Vanda coerulea stems (Orchidaceae), the isolation and the purification of the secondary metabolites realized by CLHP followed with high-resolution mass spectrometry and mono and two-dimensional nuclear magnetic resonance made it possible to identify the joint presence in an orchid of three stilbenoïds i.e, imbricatin, methoxycoelonin and gigantol. By flow cytometry, it is shown that the replicative senescence of human normal skin fibroblasts involves a reduction in the number of cells in phase S. A proteins chips technology dedicated to cell cycle proteins makes it possible to correlate this decrease of the number of cells in phase S to a decrease in cyclin E and cyclin dependant kinase 2, cdk2. The treatment by an ethanolic extract of stems of Vanda coerulea titrated in the three stilbenoids restores the percentage at an equivalent rate to that of young cells and the rate of cyclin E and, cdk2, thus bringing a beginning of explanation of their mechanism. These activities let predict an interesting potential as active ingredients to fight against the visible signs of cutaneous ageing.

Advances in chromosome dynamics have increased our understanding of the significant role of telomeres and telomerase in cancer. Telomerase is expressed in almost all cancer cells but is inactive in most normal somatic cells. Therefore, telomerase is an important target for the design of therapeutic agents that might have minimal side effects. Herein, we evaluate current approaches to telomerase/telomere-targeted therapy, discuss the benefits and disadvantages, and speculate on the future direction of telomerase inhibitors as cancer therapeutics.

The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a morphogenetic program that converts epithelial into mesenchymal cells during the embryonic development. This mechanism is frequently reactivated during tumor progression and provides cells with motility and invasive capabilities favoring the metastatic dissemination from epithelial tumors. Various EMT-inducing transcription factors, such as the TWIST proteins, were also shown to inhibit oncogene-induced fail-safe programs (senescence and apoptosis), thereby promoting the progression from benign to malignant stages. Altogether, these observations suggest that EMT could play an important role in favoring both tumor development and metastatic dissemination.

Telomeres are specialized structures that cap and protect the end of chromosomes. Telomeres progressively shorten after each cellular division unless an enzyme, the telomerase, counteracts. Telomeres are implicated in cellular senescence, acting like a biological clock. Telomere length and telomerase activity are important in the physiopathology of cancer. In the past years, research has focused on them in order to find new therapeutic targets. Yet, oxidative stress, inflammation and increased leucocytes renewal are major environmental factors associated with telomeres shortening acceleration and thus in concordance with biological age. Thus, telomeric erosion induces cell apoptosis; indeed, apoptotic cell clearance is impaired in systemic lupus. Considering these elements and data resulting from oncology, telomere/telomerase couple was studied during the last decade in systemic lupus erythematosus. The objective was to know if this couple could have an implication in the physiopathology of this disease. A systematic review of literature is proposed about telomere and/or telomerase in systemic lupus erythematosus in order to discuss their physiopathological implication. Among 273 tested patients, telomere seems to be eroded and telomerase activity insufficiently increased but correlated to the activity of the disease. The analysis of telomere length and telomerase activity could be useful as prognosis factor or disease activity index. Telomere erosion could reflect an accelerated replicative senescence of the immune system. The role of the regulator T lymphocytes has not yet been precised. Standardized studies on larger population could be realized in systemic lupus and open new avenues of research and/or therapy based upon the telomere/telomerase biology.