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Protein SUMOylation is a highly dynamic and reversible post-translational modification that targets lysine residues on a wide range of proteins involved in several essential cellular events, including protein translocation and degradation, mitotic chromosome segregation, DNA damage response, cell cycle progression, cell proliferation, and migration. Protein SUMOylation is an ATP-dependent enzymatic process that involves an E1 activating enzyme SAE1/2, a E2 conjugase UBC9, and usually facilitated by SUMO E3 ligases. The SP-RING family is the largest family of SUMO E3 ligases, encompassing seven mammalian protein inhibitor of activated STAT (PIAS) proteins. PIAS family was originally identified as specific inhibitors for signal transducer and activator of transcription (STAT), which involves gene transcriptional regulation. Recent studies showed that PIAS proteins also play important roles in the regulation of protein stability and signal transduction through the SUMOylation of target substrates. In addition, PIAS-mediated protein SUMOylation is also involved in several cellular processes, including DNA damage repair, immune response, cellular proliferation, and motility. Most notably, PIAS proteins are highly expressed in different cancer types and have been implicated in tumorigenesis. Several reports suggest that PIAS proteins could promote cancer cell growth and progression by regulating the SUMOylation of different substrates. To date, a number of substrates of PIAS ligases have been identified from several individual studies, and hundreds of specific SUMO E3 ligase substrates were identified from a human proteome microarray-based activity screen. However, how these substrates are selected, and which SUMOylation sites are targeted by these PIAS are still unknown. To answer these questions, I started my investigation with PIAS1, one of the most well studied SUMO E3 ligases. By changing the expression level of PIAS1 in HeLa cells using gene overexpression or CRISPR/Cas9 gene knockout, I found PIAS1 had a physiological impact on cell proliferation and migration. I took advantage of the previously developed SUMO proteomics workflow to quantitatively profile global SUMOylome changes upon PIAS1 overexpression in a site-specific manner. I identified 983 SUMO sites on 544 proteins, of which 62 proteins were assigned as putative PIAS1 substrates. In particular, Vimentin (VIM), a type III intermediate filament protein involved in cytoskeleton organization and cell motility, was identified as PIAS1 substrates. Two SUMOylation sites mediated by PIAS1 at Lys-439 and Lys-445 residues were further evaluated and found to be necessary for dynamic disassembly and assembly of vimentin intermediate filaments, which further regulates cell migration and motility. In the second study, I extended my investigation to all PIAS ligases and further found that all PIAS proteins impact cell proliferation and migration of breast cancer cell MDA-MB-231 after CRISPR/Cas9 gene knockout. I further optimized my SILAC-based quantitative SUMO proteomics approach and combined it with transcriptomics to gain a system-level understanding of the functional components involved in PIAS regulatory networks. A large subset of proteins/ genes involved in cell proliferation and migration were commonly regulated by all PIAS proteins, suggesting a redundancy of regulation within the PIAS family. In addition, each PIAS regulated a unique pool of substrates/genes involved in different cellular processes, such as DNA damage repair, chromatin remodeling, and SUMO chain formation, suggesting that each PIAS specifically regulates cellular functions. The trans-scale analyses between proteomics and transcriptomics shed light on the comprehensive pictures of the regulation networks by PIAS proteins beyond their direct enzymatic activity. Overall, the quantitative SUMO proteomics approach provided a robust method for identifying substrates of PIAS SUMO E3 ligases. The combination of proteomic and transcriptomic analyzes made it possible to draw up a global portrait of the regulatory mechanisms governed by the PIAS proteins., La SUMOylation des protéines est une modification post-traductionnelle se produisant sur des lysines d’un large éventail de protéines cellulaires. Cette modification est dynamique et régit plusieurs évènement cellulaires essentiels, dont la translocation et la dégradation des protéines, la ségrégation chromosomique mitotique, la réparation de l'ADN, la progression du cycle cellulaire, la prolifération cellulaire et la migration. La conjugaison de la protéine SUMO sur son substrat se produit grâce à une triade enzymatique regroupant l’enzyme d’activation E1 SAE 1/2, la conjugase E2 UBC9 et dans la plupart des cas une ligase SUMO E3. Cette cascade enzymatique nécessite une source d’ATP pour son initiation. Parmi la famille des ligases SUMO E3, on retrouve un domaine spécifique nommé SP-RING présent chez une sous population de celles-ci. Parmi ces ligases on retrouve 7 protéines inhibitrices des protéines STAT activées regroupees sous le nom de PIAS. Les ligases PIAS ont été identifiées à l'origine comme des inhibiteurs spécifiques des protéines STAT responsable du signal de transduction et de l’activation de la transcription génique. Des études récentes ont montré que les protéines PIAS jouent également un rôle important sur la stabilité de leurs substrats et la transduction de leur signal. De plus, les substrats SUMOylés par les PIAS sont impliqués dans plusieurs processus cellulaires, notamment la réparation des dommages à l'ADN, la réponse immunitaire, la prolifération et la motilité cellulaire. Ces divers processus cellulaires peuvent être déréglés et entrainer le développement du cancer. Il s’avère que les protéines PIAS sont fortement exprimées dans divers types de cancer et sont impliquées dans la tumorigenèse. Plusieurs rapports suggèrent que les protéines PIAS pourraient favoriser la croissance et la progression des cellules cancéreuses en régulant le niveau de SUMOylation de plusieurs substrats. Initialement, les substrats des ligases PIAS ont été identifiés à partir de plusieurs études individuelles et plus récemment, des centaines de substrats spécifiques de la SUMO E3 ligase ont été identifiés à partir de criblage de micropuces à protéines interrogeant le protéome humain. Cependant, la manière dont ces substrats sont sélectionnés et quels sont les sites de SUMOylation ciblés par ces PIAS demeurent encore méconnus. Afin d’aborder ces questions, j’ai commencé mon étude avec PIAS1, l'une des ligases SUMO E3 les plus étudiées. Pour ce faire, j’ai varié le niveau d'expression de PIAS1 dans des cellules iv HeLa selon l’approche CRISPR/Cas9. Ainsi, deux modèles ont été construit, soit via une surexpression du gène ou via un knockout du gène. Ces mutants ont permis de constater que PIAS1 avait un impact physiologique sur la prolifération et la migration des cellules. J’ai tiré avantage d’une méthode protéomique précédemment développé sur les peptides SUMO pour déterminer les changements de SUMOylation lors de la surexpression de PIAS1. J’ai identifié 983 sites SUMO sur 544 protéines, dont 62 protéines ont été identifiées comme substrats potentiels de PIAS1. Parmi celles-ci, la vimentine (VIM), une protéine de la famille des filaments intermédiaire de type III impliquée dans l'organisation du cytosquelette et la motilité cellulaire, a été reconnu comme un substrat de PIAS1. Afin de valider le rôle de la SUMOylation des lysines Lys-439 et Lys-445 de VIM j’ai effectué des études fonctionelles de motilité cellulaire avec les mutants où ces sites ont été substitués en arginine. Ces expériences m’ont permis de constater que la SUMOylation de VIM aux sites Lys-439 et Lys-445 est nécessaire à l’assemblage et désassemblage dynamique des filaments intermédiaires de VIM, lesquels regulent la migration et la motilité cellulaire. Dans la deuxième étude, j’ai élargi mon recherche sur toutes les ligases PIAS et avons découvert que ces dernières avaient toutes un impact sur la prolifération cellulaire et la migration des cellules du cancer du sein MDA-MB-231 suite à un knockout de ces gènes par CRISPR / Cas9. De plus, j’ai optimisé mon approche de protéomique quantitative SUMO via SILAC et l'avons complémenté d’une analyse transcriptomique. Cette combinaison a permis d’acquérir une compréhension des composants fonctionnels impliqués dans les réseaux de régulation PIAS. Il s’avère qu’un grand sous-ensemble de gènes / protéines impliqués dans la migration et la prolifération des cellules sont régulés par tous les membres de la famille PIAS, et suggère une certaine redondance fonctionnelle parmi ces ligases. De plus, chaque PIAS régule un ensemble unique de substrats / gènes impliqués dans plusieurs processus cellulaires différents, tels que la réparation des dommages de l'ADN, le remodelage de la chromatine et la formation de la chaîne SUMO. Ces résultats suggèrent que chacune des PIASs régule de façon spécifique les fonctions cellulaires. La combinaison des analyses protéomiques et transcriptomiques ont permi de dresser un portrait global des mécanismes de régulation régit par les protéines PIAS et ce au-delà de leur activité enzymatique directe.

Le matériel génétique (l’ADN) d’un organisme contient l’information nécessaire à sa survie, sa croissance et sa reproduction. La perte de cette information affecte grandement la santé de l’organisme et cette altération est l’un des facteurs les plus courants dans le vieillissement ou le cancer. Quasiment toutes les cellules d’un organisme contiennent une copie de ce matériel génétique, communément appelé le génome, et font usage de plusieurs mécanismes pour en réparer les sections endommagées ainsi que pour le copier avec précision lors de la division cellulaire. Nous avons cherché à étudier les processus cellulaires qui maintiennent la stabilité génomique en inactivant systématiquement chacun des gènes avec la technique de criblage par CRISPR afin d’en étudier les rôles. Nous avons effectué ces criblages à l’échelle du génome dans des lignées cellulaires humaines en combinaison avec des perturbations chimiques dans le but d’identifier l’effet du traitement chimique ou le rôle de gènes qui exacerbent ou atténuent la perturbation. Nous nous sommes d’abord concentrés sur le resvératrol, une molécule initialement extraite de plantes qui a démontré des propriétés antivieillissement dans certains organismes modèles ainsi que la capacité d’inhiber la prolifération cellulaire. Notre criblage génétique a révélé que le resvératrol inhibait la réplication de l’ADN. En comparant les effets cellulaires du resvératrol à l’hydroxyurée, un agent connu pour causer du stress réplicatif, nous avons montré que ces deux traitements menaient à une diminution similaire de la progression de la fourche de réplication ainsi qu’à une activation de la signalisation en réponse au stress réplicatif. Nous avons également démontré que l’inhibition de la réplication de l’ADN dans les cellules humaines par le resvératrol est l’un des effets principaux de la molécule sur la prolifération cellulaire et ne requiert pas la présence de la déacétylase d’histone Sirtuin-1, protéine qui a été suggérée comme étant la cible principale du resvératrol pour son effet antivieillissement. Nous avons également étudié la perturbation d’un second processus cellulaire, soit le maintien des télomères. Ces séquences spéciales aux extrémités des chromosomes sont indispensables à la protection du génome et leur érosion graduelle est contrebalancée par l’activité enzymatique de la télomérase. Nous avons effectué un crible génétique par CRISPR à l’échelle du génome dans une lignée cellulaire dont nous avons inhibé la télomérase en utilisant BIBR1532, un inhibiteur spécifique de la télomérase. Nous avons découvert une forte interaction génétique entre la télomérase et C16orf72, un gène non-annoté que nous avons nommé TAPR1. Nous avons montré que les cellules déficientes en TAPR1 possèdent des niveaux élevés de la protéine p53, un facteur de transcription central à la réponse cellulaire aux dommages télomériques et aux dommages à l’ADN. Nous suggérons que TAPR1 agit comme un inhibiteur de la stabilité protéique de p53. En somme, ces travaux mettent en évidence la capacité des cribles génétiques CRISPR à approfondir nos connaissances sur le fonctionnement des processus de maintien de la stabilité génomique chez l’humain., The genetic material (DNA) of an organism contains the necessary information for survival, growth and reproduction. Loss of this information strongly impacts the health of the organism and is the leading factor in aging and cancer. Almost all cells in an organism contain a copy of said genetic material (genome) and employ several mechanisms to repair any damaged section of the genome and to accurately copy it during cell division. We sought to understand the cellular processes by which cells maintain genome stability by systematically inactivating individual genes to uncover their role using pooled CRISPR-Cas9 screening. We employed genome-wide CRISPR screening in human cell lines in combination with specific chemical perturbations to identify gene deletions that enhance or suppress the phenotype of the chemical treatment, thereby shedding light on the effect of the treatment or the role of said enhancer/suppressor genes. We first focused on resveratrol; a small molecule first discovered in plants that has been suggested to extend lifespan in model organisms while also inhibiting cell proliferation ex vivo. Chemical-genetic screening pinpointed a role of resveratrol in inhibition of DNA replication. When we compared the cellular effects of resveratrol to hydroxyurea, a known inducer of replicative stress, we found that both treatments led to slower replication fork progression and activation of signaling in response to replicative stress. Importantly, we showed that the inhibition of DNA replication by resveratrol in human cells is a primary effect on cell proliferation and independent of the histone deacetylase Sirtuin-1, which has been implicated as the primary target in lifespan extension by resveratrol. We then studied the perturbation of a second cellular process, namely telomere maintenance. These specialized sequences at the termini of chromosomes are critical for the protection of chromosome ends and their erosion is counteracted by the enzymatic activity of telomerase. We performed a genome-wide CRISPR screen in cells that were concomitantly treated with a specific telomerase inhibitor, BIBR1532. We uncovered a strong genetic interaction between telomerase and a previously unannotated gene, C16orf72, which we named TAPR1. We found that TAPR1-depleted cells led to elevated p53 levels, a transcription factor central for the cellular response to telomeric and global DNA damage. We propose that TAPR1 is a negative regulator of p53 protein levels by promoting its turnover. Altogether, these studies highlight the power of CRISPR-Cas9 in genetic screening to uncover novel insight into the human genome stability maintenance network.

La sénescence est un important mécanisme cellulaire qui prévient la tumorigenèse et se caractérise par un arrêt permanent du cycle cellulaire orchestré principalement par les inhibiteurs des cycline-kinases dépendantes (i.e p16INK4a). La sénescence est une caractéristique importante du vieillissement, mais un déséquilibre dans son induction peut être délétère pour la régénération tissulaire et paradoxalement pour la progression tumorale. L'irradiation (IR) est couramment utilisée comme approche thérapeutique dans le cancer. Chez les enfants survivants du cancer, l’exposition à l’irradiation et à la chimiothérapie entrainent le développement d’importants effets secondaires, lesquels sont associés à une forme de vieillissement prématuré. La formation de cellules sénescentes, en inhibant la prolifération tissulaire et en sécrétant des cytokines proinflammatoires, pourrait être en être responsable. Notre groupe a précédemment démontré que le gène p16INK4a est augmenté de manière tardive (environ 8 semaines) suite à une exposition à l’irradiation. Il n'a pas encore été étudié si cette expression retardée survient en réponse aux dommages causés par l'irradiation sur l’homéostasie tissulaire ou à titre de mécanismes de suppression tumorale. Un objectif de cette thèse visait donc à déterminer s’il était possible de moduler/inhiber l’expression de p16INK4a dans le but d’accroitre la régénération tissulaire sans nécessairement accroitre les risques d’incidence du cancer. En effet, ceci pourrait être possible dans la mesure ou la sénescence induite par p16INK4a est également irréversible in vivo. Nos résultats ont démontré que l’inhibition de l’expression de p16INKa (suite à l’administration de tamoxifen chez les souris p16L/LCre), induit à la fois une augmentation de la régénération tissulaire mais malheureusement également une augmentation de l’incidence du cancer. Nous voulions également connaitre l’impact de l’accumulation de ces cellules sénescentes sur les tissus, plus spécifiquement sur la fonction des cellules immunitaires de la rate. Nous avons démontré que des altérations (dépendantes de p16INK4a) au sein du microenvironnement splénique pouvaient altérer les fonctions intrinsèques des macrophages, des cellules dendritiques et des lymphocytes T. En outre, l'élimination systémique des cellules p16INK4a positives (modèle de sourie p16-3MR) a conduit à une restauration partielle de la fonction de ces cellules immunitaires. La combinaison de ces données nous permet de mieux comprendre le rôle et la fonction du gène p16INK4a dans le processus de sénescence induite par l’irradiation. Nos résultats suggèrent qu’il est envisageable d’utiliser des agents pharmacologiques tels que des composés sénolytiques, capables d’induire l’apoptose chez les cellules sénescentes spécifiquement, afin de potentiellement diminuer les effets du vieillissement prématuré induit par la sénescence cellulaire chez les survivants du cancer., Senescence is an important cellular mechanism that prevents tumorigenesis and is characterized by a permanent cell cycle arrest orchestrated by cyclin-dependent kinases inhibitors (i.e p16INK4a). Senescence is an important hallmark of aging and unbalanced levels of senescence is considered deleterious for tissue regeneration, and paradoxically for tumor progression. Irradiation (IR) is commonly used therapeutic approach in cancer treatment. Together with surgery and chemotherapy, it has helped to increase the life expectancy of patients and, in some cases, leads to complete remission. However, long-after therapy, children who survive cancer encounter alterations in the integrity of tissues/organs associated with premature aging. The accumulation of senescent cells may be responsible for this accelerated aging by limiting tissue proliferation and secreting pro-inflammatory cytokines. Our group has previously demonstrated that the p16INK4a gene is increased in a delayed manner (approximately 8 weeks) following exposure to IR. It has not yet been investigated whether this delayed expression occurs in response to IR-induce damage of tissue homeostasis or as tumor suppression mechanisms. One objective of this thesis was to determine whether it was possible to modulate / inhibit the expression of p16INK4a in order to increase tissue regeneration without necessarily increasing the risk of cancer incidence. Indeed, this may be possible since p16INK4a-induced senescence is also irreversible in vivo. Our results demonstrated that the inhibition of p16INK4a expression in conditional-p16INK4a null mice , induces both an increase in tissue regeneration but unfortunately also an increase in the incidence of cancer. We also wanted to know the impact of the accumulation of these senescent cells on the tissues, more specifically on the function of the immune cells in the spleen. We have demonstrated that alterations (p16INK4a-dependent) within the splenic microenvironment can alter the intrinsic functions of macrophages, dendritic cells and T cells. In addition, the systemic elimination of p16INK4a positive cells (mouse model p16-3MR) has led to a partial restoration of the function of these immune cells. The combination of these data allows us to better understand the role and function of the p16INK4a gene in the irradiation-induced senescence process. Our results suggest that it is conceivable to use pharmacological agents such as senolytic compounds, capable of inducing apoptosis in senescent cells specifically, in order to potentially reduce the effects of premature aging induced by cellular senescence in cancer survivors.

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Flow cytometry and autoradiography are extensively used for the evaluation of the number of cells in S-phase in order to study the proliferative activity within tissues and organs. The recent development of a monoclonal antibody against 5-bromo-2’deoxyuridine (BrdUrd), a nonradioactive thymidine analogue that is incorporated within DNA-synthetizing cells, allows the immunochemical detection of proliferating cells. The use of this antibody allows an immunocytochemical detection of proliferating cells «in situ» on tissue sections.We have applied this new technique for the identification of proliferating cells within the tooth and other organs of rat mouth during development. We believe that this technique, for its precision and simplicity, may be a powerful tool for studying the citokinetic and the differentiation of normal and neoplastic cells within the mouth as well as in other districts of the body., Afin d’évaluer avec précision la prolifération cellulaire dans un tissu ou un organe, on emploie couramment la cytofluorimétrie en flux ainsi que les techniques autoradiographiques, qui permettent d’obtenir des informations sur le nombre de cellules en phase S et par conséquent en prolifération.Récemment, de nouvelles techniques non autoradiographiques ont été mises au point pour l’identification des cellules en prolifération. Ces techniques exploitent l’incorporation de la 5-bromo-2’déoxyuridine (BrdUrd), analogue de la thymidine, dans le DNA en voie de duplication. Ces techniques utilisent un anticorps monoclonal dirigé contre la BrdUrd pour évaluer l’incorporation de cette dernière dans les cellules en phase S. L’emploi de cet anticorps en immunocytochimie permet une facile identification «in situ», sur des coupes de tissu, des cellules en prolifération.Nous avons utilisé ce procédé immunocytochimique pour repérer et identifier les cellules en prolifération dans la dent et dans d’autres organes de la cavité buccale du rat nouveau-né, organes qui sont donc encore en cours de développement. Nous estimons que la technique utilisée dans cette recherche peut constituer, par sa précision et sa simplicité, un instrument valable pour l’étude de la prolifération cellulaire ainsi que de la différenciation cellulaire dans les tissus de la dent et de la cavité buccale, aussi bien dans le domaine de l’organogenèse que dans celui de la pathologie tumorale.

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle des protéines qui consiste à attacher, d’une manière covalente, le groupement ubiquitine sur un résidu lysine de la protéine cible. Cette modification peut avoir un impact considérable sur la fonction, la localisation et la stabilité de ces cibles. Une fois établie par des enzymes appelées E3 ligases, l’ubiquitination peut être enlevée par des enzymes spécifiques appelées déubiquitinases, modulant ainsi les effets causés par cette modification. BAP1 (BRCA1-Associated Protein 1) est une déubiquitinase de la famille des UCH (Ubiquitin C-terminal Hydrolases) qui a été initialement identifiée comme partenaire du suppresseur de tumeurs BRCA1 (BReast Cancer Associated gene 1). De nombreux groupes de recherche, incluant le nôtre, ont montré que BAP1 est associée avec d’autres cofacteurs formant un large complexe multiprotéique. Ce dernier est impliqué dans plusieurs processus cellulaires comme la transcription des gènes, la régulation de la chromatine, la coordination du cycle cellulaire et la réponse aux dommages à l’ADN. La cible majeure de BAP1 est l’histone H2A ubiquitinée sur la lysine 119, une marque d’histone qui a été souvent associée avec une conformation répressive de la chromatine. Quels sont les mécanismes régulant le complexe BAP1 lui permettant d’exécuter ces fonctions biologiques? Cela implique-t-il des modifications post-traductionnelles touchant les partenaires de BAP1 ? Ces questions restent encore sans réponse définitive. Ainsi, les objectifs de cette thèse sont de caractériser le mécanisme et la fonction du complexe BAP1 en étudiant les modifications post-traductionnelles de ses partenaires. Pour répondre à ces questions nous avons étudié les modifications post-traductionnelles touchant BAP1 et ses cofacteurs mutuellement exclusifs ASXL1 et ASXL2 (Additional Sex Comb-like 1,2). Nous avons démontré qu’ASXL1 et ASXL2 sont monoubiquitinés uniquement lorsqu’ils sont associés à BAP1. Sachant que les complexes BAP1/ASXLs sont conservés au cours de l’évolution, nous avons aussi démontré que la monoubiquitination des ASXLs est conservée chez la Drosophile. En utilisant des méthodes de déplétion de protéines par siARN et CRISPR/Cas9 ainsi que des mutants de perte de fonction de BAP1 et ASXL2, nous avons identifié les enzymes responsables de la monoubiquitination des ASXLs ainsi que leur effet sur l’activité catalytique de BAP1. D’autre part, nous avons étudié le développement chez la Drosophile ainsi que le cycle cellulaire des cellules humaines pour identifier la fonction biologique de la monoubiquitination de ASXL2. Nos résultats démontrent que la monoubiquitination d’ASXL2 sur la lysine 370 en présence de BAP1 est une modification post-traductionnelle conservée et catalysée directement par la famille UBE2Es des enzymes de conjugaison de l’ubiquitine (UBE2E1,2,3 chez les mammifères et UbcD2 chez la Drosophile). Cette monoubiquitination stimule l’activité catalytique de BAP1 chez les mammifères et de son orthologue Calypso chez la Drosophile envers H2Aub. Le blocage de la monoubiquitination des ASXLs par des mutations ciblant la lysine K370 induit une inhibition de l’activité de BAP1, ce qui cause une dérégulation du cycle cellulaire chez les cellules mammifères et une transformation homéotique haltère-aile chez la Drosophile. De plus, il nous a été possible de constater l’importance de cette monoubiquitination dans le cancer en démontrant la forte corrélation d’expression de BAP1/ASXL2 et les UBE2Es au niveau du mésotheliome, un cancer connu pour la dérégulation de BAP1. Nos résultats indiquent l’importance des modifications post-traductionnelles, dont la monoubiquitination, dans la régulation de la fonction et la stabilité du complexe BAP1. De plus, nous décrivons un nouveau mécanisme d’activation d’une deubiquitinase par la monoubiquitination de son cofacteur. D’autres études seront nécessaires afin de comprendre le lien entre l’activation de BAP1/ASXL2 par monoubiquitination et la fonction suppresseur de tumeurs de BAP1 via la deubiquitination d’H2Aub. D’autre part, nous avons fait l’observation que la déplétion de la deubiquitinase associée à la particule régulatrice du protéasome, PSMD14, induit non seulement une réduction drastique d’H2Aub dans la cellule, mais aussi une mort cellulaire rapide. Ceci nous a poussé initialement à investiguer l’implication de l’activité catalytique du protéasome dans la régulation d’H2Aub en lien avec la mort cellulaire. Malgré le fait que nous n’ayons pas trouvé un lien direct entre PSMD14 et la deubiquitination d’H2Aub, nous avons identifié plusieurs candidats (DUBs et E2s) impliqués dans l’induction de la mort cellulaire tout en surmontant une résistance acquise contre des inhibiteurs ciblant l’activité catalytique du protéasome. Ces candidats pourraient représenter des cibles intéressantes pour développer des inhibiteurs spécifiques afin de contrecarrer la résistance aux inhibiteurs du protéasome., Ubiquitination is a post-translational modification of proteins that involves covalently attaching the ubiquitin moiety to the lysine residues of the target protein. This modification has been reported to have a significant impact on the function, localization and stability of these targets. Once established by enzymes called E3 ligases, ubiquitination can be removed by specific enzymes called deubiquitinases, thus modulating the effects caused by this modification. BAP1 (or BRCA1-Associated Protein1) is a deubiquitinase, from the UCH (Ubiquitin C-terminal Hydrolases) family, that was originally identified as a partner of the BRCA1 (BReast Cancer Associated gene 1) tumor suppressor. We and other research groups have shown that BAP1 is associated with other co-factors forming a multi-protein complex involved in several cellular processes such as gene transcription, chromatin regulation, cell cycle regulation and DNA damage response. The major target of BAP1 is ubiquitinated histone H2A, a histone mark that has been frequently associated with a repressive chromatin conformation. What are the mechanisms regulating the BAP1 complex allowing it to perform its biological functions? Does this involve post-translational modifications affecting BAP1 partners? These questions are still incompletely answered. Thus, the objectives of our studies are to characterize the mechanism and the function of the BAP1 complex by studying the post-translational modifications that could affect its obligate partners including ASXLs. To address these questions, we studied the post-translational modifications affecting BAP1 and its two mutually exclusive co-factors ASXL1 and ASXL2 (Additional Sex Comb-like 1,2). We demonstrated that ASXL1 and ASXL2 are mono-ubiquitinated only when associated with BAP1. Taking into account that the BAP1/ASXLs complexes are highly conserved during evolution, we also demonstrated that the mono-ubiquitination of ASXLs is important for Drosophila development. Using RNAi and CRISPR/Cas9 gene depletion methods and loss-of-function mutants of BAP1 and ASXL2, we identified the precise site of ASXLs ubiquitination, the enzymes responsible for establishing this mono-ubiquitination as well as its effect on catalytic activity of BAP1. On the other hand, we investigated Drosophila development as well as human cell cycle progression to identify the biological function of ASXLs mono-ubiquitination. Our results indicate that the mono-ubiquitination of ASXL2 on lysine 370 in the presence of BAP1 is a conserved post-translational modification catalyzed directly by the UBE2E family of ubiquitin-conjugating enzymes (UBE2E1, 2, 3 in mammals and UbcD2 in Drosophila). This mono-ubiquitination event stimulates the catalytic activity of BAP1 in mammals and its Drosophila ortholog Calypso towards H2Aub in vivo and in vitro. Blocking the mono-ubiquitination of ASXLs, by mutations targeting lysine K370, induces an inhibition of BAP1 catalytic activity causing a deregulation of human cell cycle progression and a haltere-to-wing homeotic transformation in Drosophila. In addition, we were able to assess the importance of ASXLs mono-ubiquitination in cancer using the mesothelioma tumor model, demonstrating a strong correlation between the expression of BAP1/ASXL2 and UBE2Es. Our results indicate the importance of post-translational modifications, including mono-ubiquitination, in the regulation of the function and stability of the BAP1 complex. Moreover, we describe a novel mechanism of activation of a deubiquitinase by the mono-ubiquitination of its co-factor. Further studies will be needed to shed more light on the link between BAP1/ASXLs activation by mono-ubiquitination and the tumor suppressor function of BAP1 via H2Aub deubiquitination. On the other hand, we have noticed that the depletion of PSMD14, a deubiquitinase associated with the proteasome regulatory particle, induces not only a drastic reduction of H2Aub in the cell, but also rapid cell death. This prompted us initially to investigate the involvement of the catalytic activity of the proteasome in the regulation of H2Aub in connection with cell death. Although we did not find a direct link between PSMD14 and H2Aub deubiquitination, we identified several candidates (DUBs and E2s) involved in the induction of cell death while overcoming acquired resistance against proteasome catalytic inhibitors. These candidates may represent attractive targets for developing specific inhibitors to counteract resistance to proteasome inhibitors.

Breast cancer is the most common cancer in women. Despite therapeutic advances, the mechanisms of resistance remain the underlying cause of morbidity and mortality. Lipoic acid (LA) is and an essential cofactor of oxidative metabolism via its function in pyruvate dehydrogenase and α-keto dehydrogenase complexes. Its potential therapeutic effects have been well documented in the treatment of pathologies associated with oxidative stress, such as diabetes, atherosclerosis, liver diseases and neurodegenerative diseases. In addition, it has been demonstrated its anticancer effects in various cancers, but its mechanisms of action are not fully understood. My PhD project aims to evaluate the inhibitory effect of LA on the proliferation of various breast cancer cell lines and to study the mechanisms of action likely to be involved in this process. Our results showed that LA inhibits cell proliferation by inhibiting PI3K/Akt and MAPK/ERK proliferative signaling. Our results contributed to a better understanding of the mechanisms of action leading to this anti-proliferative effect of LA. Indeed, we have demonstrated the reduction of the expression of the proprotein convertase, furin, responsible for the maturation of IGF-1R in response to LA resulting the inhibition of the maturation of this receptor. In addition, we have demonstrated that the pro-oxidative effect of LA reduces the the expression of the transcription factor, CREB, which is involved in the induction of furin expression. In conclusion, we demonstrated for the first the following mechanism of action: LA rapidly induces ROS by oxidative phosphorylation that inhibit the expression of the CREB transcription factor. This inhibition then blocks the transcriptional activation of furin, an enzyme that is crucial to allow the passage of the IGF-1R pro-form, which is immature and non-functional, to the mature form, IGF-1R, which is then recruited to the plasma membrane; Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez les femmes. Malgré les progrès thérapeutiques, les mécanismes de résistance restent la cause de la morbidité et de la mortalité. L'acide lipoïque (LA) est un cofacteur essentiel du métabolisme oxydatif via sa fonction dans les complexes de pyruvate déshydrogénase et d'α-céto déshydrogénase. Il a été démontré des effets anticancéreux, mais ses mécanismes d'action ne sont pas entièrement compris. Mon projet de thèse vise à évaluer l’effet inhibiteur de LA sur la prolifération de diverses lignées cellulaires du cancer du sein et d’étudier ses mécanismes. Nos résultats ont montré que LA inhibe la prolifération cellulaire en inhibant les voies de signalisation prolifératives PI3K/Akt et MAPK/ERK. Nos résultats ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes d’action conduisant à cet effet anti-prolifératif de LA. En effet, nous avons mis en évidence la réduction de l’expression de la proprotéine convertase, furine, responsable de la maturation d’IGF-1R en réponse à LA aboutissant in fine à l’inhibition de la maturation de ce récepteur. En outre, nous avons démontré que l’effet pro-oxydant de LA aboutit à la réduction de l’expression du facteur de transcription, CREB, qui est impliqué dans l’induction de l’expression de la furine. En conclusion, nous avons élucidé, pour la première fois, le mécanisme d’action suivant : LA induit rapidement et brutalement des ROS par la phosphorylation oxydative qui vont inhiber l’expression du facteur de transcription CREB. Cette inhibition bloque alors l’activation transcriptionnelle de la furine, qui est cruciale pour permettre le passage de la pro-forme d’IGF-1R, qui est immature et non fonctionnelle, à la forme mature, IGF-1R qui est alors recrutée à la membrane plasmique

Breast cancer is the most common cancer in women. Despite therapeutic advances, the mechanisms of resistance remain the underlying cause of morbidity and mortality. Lipoic acid (LA) is and an essential cofactor of oxidative metabolism via its function in pyruvate dehydrogenase and α-keto dehydrogenase complexes. Its potential therapeutic effects have been well documented in the treatment of pathologies associated with oxidative stress, such as diabetes, atherosclerosis, liver diseases and neurodegenerative diseases. In addition, it has been demonstrated its anticancer effects in various cancers, but its mechanisms of action are not fully understood. My PhD project aims to evaluate the inhibitory effect of LA on the proliferation of various breast cancer cell lines and to study the mechanisms of action likely to be involved in this process. Our results showed that LA inhibits cell proliferation by inhibiting PI3K/Akt and MAPK/ERK proliferative signaling. Our results contributed to a better understanding of the mechanisms of action leading to this anti-proliferative effect of LA. Indeed, we have demonstrated the reduction of the expression of the proprotein convertase, furin, responsible for the maturation of IGF-1R in response to LA resulting the inhibition of the maturation of this receptor. In addition, we have demonstrated that the pro-oxidative effect of LA reduces the the expression of the transcription factor, CREB, which is involved in the induction of furin expression. In conclusion, we demonstrated for the first the following mechanism of action: LA rapidly induces ROS by oxidative phosphorylation that inhibit the expression of the CREB transcription factor. This inhibition then blocks the transcriptional activation of furin, an enzyme that is crucial to allow the passage of the IGF-1R pro-form, which is immature and non-functional, to the mature form, IGF-1R, which is then recruited to the plasma membrane; Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez les femmes. Malgré les progrès thérapeutiques, les mécanismes de résistance restent la cause de la morbidité et de la mortalité. L'acide lipoïque (LA) est un cofacteur essentiel du métabolisme oxydatif via sa fonction dans les complexes de pyruvate déshydrogénase et d'α-céto déshydrogénase. Il a été démontré des effets anticancéreux, mais ses mécanismes d'action ne sont pas entièrement compris. Mon projet de thèse vise à évaluer l’effet inhibiteur de LA sur la prolifération de diverses lignées cellulaires du cancer du sein et d’étudier ses mécanismes. Nos résultats ont montré que LA inhibe la prolifération cellulaire en inhibant les voies de signalisation prolifératives PI3K/Akt et MAPK/ERK. Nos résultats ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes d’action conduisant à cet effet anti-prolifératif de LA. En effet, nous avons mis en évidence la réduction de l’expression de la proprotéine convertase, furine, responsable de la maturation d’IGF-1R en réponse à LA aboutissant in fine à l’inhibition de la maturation de ce récepteur. En outre, nous avons démontré que l’effet pro-oxydant de LA aboutit à la réduction de l’expression du facteur de transcription, CREB, qui est impliqué dans l’induction de l’expression de la furine. En conclusion, nous avons élucidé, pour la première fois, le mécanisme d’action suivant : LA induit rapidement et brutalement des ROS par la phosphorylation oxydative qui vont inhiber l’expression du facteur de transcription CREB. Cette inhibition bloque alors l’activation transcriptionnelle de la furine, qui est cruciale pour permettre le passage de la pro-forme d’IGF-1R, qui est immature et non fonctionnelle, à la forme mature, IGF-1R qui est alors recrutée à la membrane plasmique

Deoxynivalenol (DON) is one of the most prevalent type B trichothecenes present in food inducing adverse effects, including intestinal changes and immunosuppression. The aim of the present study was to investigate the effects of DON on rats exposed for 7, 14 and 28 days to mycotoxin-contaminated diets, using histological and immunohistochemical analyses on liver and lymphoid organs. Fifty rats received a control diet, or a diet contaminated with 1.75 mg/kg of DON for 30 days, or a diet contaminated with 11.4 mg/kg of DON for 7, 14 or 30 days. Ingestion of contaminated feed induced a significant increase in the lesional score in the liver, spleen, and lymph nodes. The main histological findings observed in the liver were cytoplasmic vacuolisation and hepatocelular megalocytosis. A significant increase in hepatocyte proliferation was observed in rats that received 1.75 mg/kg of DON. Lymphoid depletion was the main histological alteration observed in lymphoid organs, resulting in a significant increase in the lesional score in all groups that received the contaminated diets. The histological changes and lymphocyte apoptosis were more severe in lymph nodes of rats fed 11.4 mg/kg of DON during 30 days. The results of the morphological and immunohistochemical analyses suggest that the ingestion of DON can induce functional hepatic impairment and immunosuppression in a dose- and time-dependent manner.

Vaspin, a visceral adipose tissue-derived serine protease inhibitor, is expressed in the porcine ovary, it induces the activation of various kinases and steroidogenesis. The aim of this study was to examine the effect of vaspin on granulosa (Gc) proliferation, cell cycle regulation, and apoptosis. Porcine Gc was incubated with vaspin (0.01&ndash, 10 ng/mL) for 24 to 72 h, proliferation was measured using alamarBlue assay, cell cycle progression was assessed using flow cytometry, and cyclin (D, E, and A) protein expression was measured using immunoblotting. Apoptosis was assessed by measuring caspase activity using Caspase-glo 3/7 assay. Furthermore, histone-associated DNA fragments levels were measured using a cell-death detection ELISA, BAX (bcl-2-like protein 4), BCL2 (B-cell lymphoma 2), caspases (-3, -8, and -9), p53 mRNA, and protein expression were assessed using real time PCR and immunoblotting. We found that vaspin significantly enhanced Gc proliferation and cell cycle progression into the S and G2/M phases and decreased apoptosis. We observed that siRNA silencing of the glucose-regulated protein (GRP78) receptor and pharmacological inhibitors of mitogen-activated kinase (MAP3/1/ERK1/2), Janus kinase (STAT3) and protein kinase B (AKT) blocked the ability of vaspin cell proliferation and enhanced caspase-3/7 activities. These results suggest that vaspin via mitogenic effect on porcine Gc acts as a new regulator of ovarian growth, development, or folliculogenesis.

Breast cancer progression is mainly driven by estrogen and progesterone signalling and therapies modulating oestrogen‘s action have improved the survival of ER+ cancer patients. As progesterone receptor (PR) is an ER target gene, its expression in breast cancer was considered as a predictive marker of ER functionality. However, recent studies are converging on the concept that PR can directly affect ER functions in breast cancer cells1. Activated PR can redirect ER to novel chromatin binding sites associated with cell differentiation and apoptosis, leading to a potential improvement of the tumour response to anti-oestrogen therapies. In considering the differential effects of progesterone in breast cancer, it is important to define the variable might influence progesterone pathway and the downstream mediators involved in this signalling. Recently, Beato and al reported that, in breast cancer cells, the unliganded form of PR (non-activated with progesterone) bind to genomic sites and target a repressive complex containing enzyme modifying chromatin as the demethylase LSD1 or the Heterochromatin Protein 1 (HP1γ)2. Under hormonal treatment, this complex is displaced, which makes it possible to recruit coactivators and associated cofactors, which modify the structure of the local chromatin and cause the activation or repression of the target genes of PR. In addition, cellular response to progesterone is also regulated by receptor post-translational modifications that may affect its stability, its subcellular localization and its interactions with regulators. In our study, we demonstrated for the first time that PR is methylated on arginine residues, by the arginine methyltransferase PRMT1. We identified as target the arginine 637 (R637), a conserved arginine among nuclear receptor superfamily, located in the DNA-binding domain of the receptor. By in vitro and in vivo approaches, we are studying the impact of PRMT1 on PR signalling pathways. In T47D breast cancer cells, we demonstrated that PR interacts with PRMT1, mainly in the nucleus. Of interest, PRMT1 interacts with PR in the nucleus in absence of hormone stimulation and it appears as a new member of the repressive complex on a subset of progesterone inducible genes. Our results also indicate that PRMT1 expression affects PR transcriptional activity and PRMT1 knockdown disrupts the rapid activation of protein kinase pathway after progestin stimulation. The production of an antibody directed against the methylated form of PR allowed us to specify that methylated-PR is localized in the nucleus of cells and was found only after progesterone treatment. Furthermore, PRMT1 depletion and mutation of R637 resulted in an inhibition of a subset of PR-regulated genes which led to retarded cell growth.Our data reveal the impact of PRMT1 expression on PR pathways and provide evidence for the asymmetric arginine dimethylation of PR. We therefore demonstrate that methylation on arginine residues could be a novel control mechanism in the response to progesterone in mammary tumor cells; La progression du cancer du sein repose principalement sur la signalisation des œstrogènes et de la progestérone, et les traitements modulant l’action des œstrogènes ont amélioré la survie des patientes atteintes d’un cancer à récepteurs œstrogéniques (ERα). Des études récentes convergent sur le concept selon lequel, dans les cancers du sein ER+, PR (Progesterone Receptor) peut inhiber les fonctions favorisant la croissance induite par l'œstrogène en reprogrammant directement la liaison d'ERα sur de nouveaux gènes cibles. Les données cliniques montrent que cette signature génique est associée à un bon pronostic dans une cohorte de 1.959 patientes atteintes de cancer du sein et qu’un agoniste de la progestérone améliore l'activité antiproliférative des thérapies anti-oestrogéniques1. Ainsi, ces données démontrent qu’ER n’est pas le seul acteur de la tumorigénèse mammaire et qu'il existe une interférence fonctionnelle entre ces deux voies hormonales, soulignant le besoin d’une meilleure compréhension de la signalisation de PR. D’un point de vue mécanistique, l’activité de PR est étroitement liée à l’interaction avec les nucléosomes. En effet, PR fonctionne comme un facteur « pionnier » et se lie à la chromatine au sein de complexes protéiques, régulant son activité transcriptionnelle. Sans progestérone, PR forme un complexe répressif associé à des enzymes modificatrices de la chromatine comme LSD1, HDAC1/2 et la protéine de l'hétérochromatine HP1γ2. En réponse au traitement hormonal, ce complexe est déplacé, ce qui permet de recruter des coactivateurs et des cofacteurs associés, qui modifient la structure de la chromatine locale et entraînent l'activation ou la répression des gènes cibles de PR. Nous avons identifié un nouveau régulateur de la signalisation de la progestérone, l'arginine méthyltransférase PRMT1, enzyme souvent surexprimée dans les cancers mammaires3,4. Par diverses approches in vitro et in vivo, nous avons montré une interaction directe entre PR et PRMT1, dans le noyau des cellules tumorales mammaires, et à la fois en absence d’hormone et après 1h de stimulation à la progestérone. De plus, PRMT1 apparaît comme un nouveau membre du complexe répressif sur la chromatine, associé à PR et à ses partenaires, dans un sous-ensemble de gènes inductibles par la progestérone. Nos résultats indiquent également que l’expression de PRMT1 affecte l’activité transcriptionnelle de PR et que son inhibition perturbe l’activation rapide de la voie de la protéine kinase après une stimulation progestative. Nous montrons pour la première fois que PR est méthylé sur un résidu arginine, conservé parmi les récepteurs nucléaires (R637), localisé dans son domaine de liaison à l'ADN. La production d’un anticorps dirigé contre la forme méthylée de PR nous a permis de préciser qu’elle se localisait dans le noyau des cellules et n’était retrouvée qu’après traitement progestatif. En outre, la mutation de R637 de PR entraine une diminution de l’expression d'un sous-ensemble de cibles de PR, ce qui entraine un retard de croissance cellulaire. En conclusion, ces résultats confirment l'implication de PRMT1 et de son activité méthyltransférase dans la signalisation de PR et plus particulièrement dans son activité transcriptionnelle. Nous démontrons donc que la méthylation sur résidus d'arginine est un nouveau mécanisme de contrôle lors de la réponse à la progestérone dans les cellules tumorales mammaires

Since Alan Turing’s milestone paper ‘The Chemical Basis of Morphogenesis” in 1952, a molecular revolution has taken place in biology and mathematicians have provided an increasing number of theoretical models that are able to generate many of the patterns observed in nature. This thesis aimed at unifying the extensive findings in both fields to propose theoretical frameworks and developmental schemes for the emergence of avian skin patterns, with a particular focus on dorsal plumage dynamics. I characterised the appearance of feather primordia in the dorsum of several bird species, namely chickens, quails, pheasants, zebra finches, emus and penguins. In the first four species, the patterning of the dorsal skin occurs in a highly reproducible manner: thin longitudinal domains of competence, marked by beta-catenin, trigger a wave of feather-forming rows that propagate laterally in a timely fashion, eventually forming feather tracts. In flightless emus and penguins, the process is much different: feathers first individualise within large competent domains, and later appear throughout the whole skin, in a quick and regular or irregular fashion. I then reproduced shared and varying attributes of these dynamics with a unified reaction-diffusion-chemotaxis model with logistic cell proliferation, which I used in a predictive way. It recapitulates all varying attributes of the patterning processes by tuning initial conditions, and predicts that cell proliferation controls the timing of the patterning process. Our framework opens up evolutionary perspectives, and the origins of pattern attributes such as regularity and directionality are discussed.; Depuis la publication par Alan Turing de son article ‘The Chemical Basis of Morphogenesis” en 1952, une révolution moléculaire a eu lieu en biologie et les mathématiciens ont fourni un nombre croissant de cadres théoriques afin de modéliser des motifs observés dans la nature. Cette thèse a pour objectif d’unifier les récentes découvertes dans ces deux domaines en proposant un cadre théorique et des schémas de développement pour l’émergence des motifs cutanés aviaires par l’étude de la dynamique de formation du plumage dorsal. J'ai caractérisé l'apparition des primordiums de plumes dans le dos de plusieurs espèces d'oiseaux : poulets, cailles, faisans, diamants mandarins, émeus et manchots. Chez les quatre premières espèces, la peau est structurée de manière reproductible : de minces domaines de compétence longitudinaux, marqués par la bêta-caténine, déclenchent une vague de rangées formant des plumes qui se propagent latéralement. Le processus est très différent chez les émeus et manchots: les plumes s'individualisent dans des domaines compétents et apparaissent rapidement sur toute la peau, de manière régulière ou irrégulière. J'ai ensuite reproduit les attributs de cette dynamique avec un modèle unifié de réaction-diffusion-chimiotactisme, avec un terme de prolifération logistique. En ajustant les conditions initiales, ce modèle récapitule les différentes dynamiques de patterning observées, et prédit que la prolifération cellulaire contrôle la synchronisation du processus de configuration. Ce modèle étude ouvre des perspectives concernant l'évolution des motifs cutanés et discute les origines de propriétés de ces motifs tels que leur régularité et leur directionalité.

In an adult healthy liver, hepatocytes are in a quiescent stage unless a physical injury, such as ablation, or a toxic attack occurs. However, to maintain their important organismal homeostatic role, the damaged or remaining hepatocytes will start proliferating to restore their functional mass. One of the limiting conditions for cell proliferation is amino acid (aa) availability, necessary both for the synthesis of proteins important for cell growth and division, and for the activation of the mTOR pathway, known for its considerable role in the regulation of cell proliferation. The aim of my main PhD project was to investigate the role of amino acids in the regulation of the switch between quiescence and growth of adult hepatocytes. To do so I used non-confluent primary adult rat hepatocytes as a model of partially ablated liver. I discovered that the absence of aa induces in primary rat hepatocytes the entrance in a quiescence state together with an increase in Drosha protein, which does not involve the mTOR pathway. Conversely, knockdown of Drosha allows the hepatocytes to proliferate and this effect appears to be independent of miRNAs, the canonical downstream partners of Drosha. Taken together, these observations reveal an intriguing non-canonical effect of Drosha in the control of growth regulation of adult hepatocytes responding to a nutritional strain, and they may help to design novel preventive and/or therapeutic approaches for hepatic failure. A side project of my PhD involved the role of microRNA-375 in the regulation of glucose-induced insulin secretion in rat and human pancreatic islets. Enhanced β-cell glycolytic and oxidative metabolism are necessary for glucose-induced insulin secretion. While several microRNAs modulate β-cell homeostasis, microRNA-375 stands out as it is highly expressed in β-cells where it regulates β-cell function, proliferation and differentiation. As glucose metabolism is central in all aspects of β-cell functioning, we investigated the role of microRNA-375 in this process using human and rat islets; the latter being an appropriate model for in depth investigation. We used forced expression and repression of microRNA-375 in rat and human primary islet cells followed by analysis of insulin secretion and metabolism. Additionally, microRNA-375 expression and glucose-induced insulin secretion were compared in islets from rats at different developmental ages. We found that overexpressing of microRNA-375 in rat and human islet cells blunted insulin secretion in response to glucose, but not to α-ketoisocaproate or KCl. Further, microRNA-375 reduced O2 consumption related to glycolysis and pyruvate metabolism, but not in response to α-ketoisocaproate. Concomitantly, lactate production was augmented suggesting that glucose-derived pyruvate is shifted away from mitochondria. Finally, reduced microRNA-375 expression was associated with maturation of fetal rat β-cells and acquisition of glucoseinduced insulin secretion function. Altogether our findings identify microRNA-375 as an efficacious regulator of β-cell glucose metabolism and of insulin secretion and could be determinant to functional βcell developmental maturation.; Dans le foie normal de l’adulte les hépatocytes sont dans un état de quiescence, sauf lors d’une situation d’agression physique ou toxique. Dans ces cas-là, afin de pouvoir maintenir leur rôle dans l’homéostasie de l’organisme les hépatocytes endommagés ou sauvegardés vont proliférer. Un des facteurs limitants pour la prolifération est la présence d’acides aminés, qui sont nécessaires pour la synthèse des protéines au cours de la prolifération et division cellulaire, et pour l’activation de la voie mTOR, qui joue un rôle clef dans la régulation de la prolifération cellulaire. Le but de mon projet de thèse était d’étudier dans des hépatocytes adultes le rôle des acides aminés dans la régulation de la transition entre l’état de quiescence et la croissance cellulaire. Pour cela nous avons utilisé comme modèle de foie partiellement reséqué des hépatocytes de rats adultes en culture primaire non-confluente. J’ai découvert que l’absence d’acides aminés induit l’entrée des hépatocytes dans un état de quiescence couplée à une augmentation de la protéine Drosha; cet accroissement étant indépendant de la voie mTOR. Inversement, la réduction de Drosha permet aux hépatocytes de proliférer, et cet effet semble indépendant des microARNs, qui sont les partenaires classiques de Drosha. L’ensemble de nos résultats révèlent dans les hépatocytes adultes l’existence d’effets non-classiques de Drosha dans le contrôle de la régulation de la croissance suite un stress nutritionnel. Un tel mécanisme pourrait être ciblé pour la prévention et/ou le traitement de l’insuffisance hépatique. Le second projet de ma thèse concerne le rôle du microARN-375 dans la régulation de la sécrétion de l’insuline en réponse au glucose dans les îlots de Langerhans de rats et d’origine humaine. Le métabolisme glycolytique et oxydatif sont nécessaires pour la réponse sécrétoire au glucose. Alors que plusieurs microARNs sont connus pour moduler l’homéostasie des cellules béta, le microARN-375 se démarque par sa forte expression dans les cellules béta dans lesquelles il régule le fonctionnement, la prolifération et la différentiation. Sachant que le métabolisme du glucose est au centre de toutes les fonctions de la cellule béta, nous avons étudié son impact sur le métabolisme dans des îlots humains et murins. Notre approche a fait appel soit à la surexpression du microARN-375, soit à sa réduction dans de îlots humains ou murins. Ensuite nous avons analysé la sécrétion de l’insuline et le métabolisme. De plus, nous avons regardé l’expression du microARN-375 et la réponse sécrétoire au glucose dans des îlots de rats à différents stades de leur développement. Nous avons trouvé que la surexpression du microARN-375 dans les îlots murins et humains diminuait la sécrétion de l’insuline en réponse au glucose, mais pas celle au α-cétoisocaproate ou au KCl. De plus, le microARN-375 réduit la consommation d’O2 engendrée par la glycolyse et le métabolisme du pyruvate, mais pas celle en réponse au α-cétoisocaproate. En même temps, la production de lactate est augmentée suggérant que le pyruvate est détourné des mitochondries. Enfin, la réduction du niveau du microARN-375 est associée à la maturation des cellules béta de rat foetal et l’apparition d’une réponse sécrétoire au glucose. Pris dans leur ensemble nos résultants identifient le microARN-375 comme étant un régulateur central du métabolisme du glucose et de la sécrétion de l’insuline, et ainsi il pourrait être un rouage déterminant pour la maturation fonctionnelle de cellules béta.

In an adult healthy liver, hepatocytes are in a quiescent stage unless a physical injury, such as ablation, or a toxic attack occurs. However, to maintain their important organismal homeostatic role, the damaged or remaining hepatocytes will start proliferating to restore their functional mass. One of the limiting conditions for cell proliferation is amino acid (aa) availability, necessary both for the synthesis of proteins important for cell growth and division, and for the activation of the mTOR pathway, known for its considerable role in the regulation of cell proliferation. The aim of my main PhD project was to investigate the role of amino acids in the regulation of the switch between quiescence and growth of adult hepatocytes. To do so I used non-confluent primary adult rat hepatocytes as a model of partially ablated liver. I discovered that the absence of aa induces in primary rat hepatocytes the entrance in a quiescence state together with an increase in Drosha protein, which does not involve the mTOR pathway. Conversely, knockdown of Drosha allows the hepatocytes to proliferate and this effect appears to be independent of miRNAs, the canonical downstream partners of Drosha. Taken together, these observations reveal an intriguing non-canonical effect of Drosha in the control of growth regulation of adult hepatocytes responding to a nutritional strain, and they may help to design novel preventive and/or therapeutic approaches for hepatic failure. A side project of my PhD involved the role of microRNA-375 in the regulation of glucose-induced insulin secretion in rat and human pancreatic islets. Enhanced β-cell glycolytic and oxidative metabolism are necessary for glucose-induced insulin secretion. While several microRNAs modulate β-cell homeostasis, microRNA-375 stands out as it is highly expressed in β-cells where it regulates β-cell function, proliferation and differentiation. As glucose metabolism is central in all aspects of β-cell functioning, we investigated the role of microRNA-375 in this process using human and rat islets; the latter being an appropriate model for in depth investigation. We used forced expression and repression of microRNA-375 in rat and human primary islet cells followed by analysis of insulin secretion and metabolism. Additionally, microRNA-375 expression and glucose-induced insulin secretion were compared in islets from rats at different developmental ages. We found that overexpressing of microRNA-375 in rat and human islet cells blunted insulin secretion in response to glucose, but not to α-ketoisocaproate or KCl. Further, microRNA-375 reduced O2 consumption related to glycolysis and pyruvate metabolism, but not in response to α-ketoisocaproate. Concomitantly, lactate production was augmented suggesting that glucose-derived pyruvate is shifted away from mitochondria. Finally, reduced microRNA-375 expression was associated with maturation of fetal rat β-cells and acquisition of glucoseinduced insulin secretion function. Altogether our findings identify microRNA-375 as an efficacious regulator of β-cell glucose metabolism and of insulin secretion and could be determinant to functional βcell developmental maturation.; Dans le foie normal de l’adulte les hépatocytes sont dans un état de quiescence, sauf lors d’une situation d’agression physique ou toxique. Dans ces cas-là, afin de pouvoir maintenir leur rôle dans l’homéostasie de l’organisme les hépatocytes endommagés ou sauvegardés vont proliférer. Un des facteurs limitants pour la prolifération est la présence d’acides aminés, qui sont nécessaires pour la synthèse des protéines au cours de la prolifération et division cellulaire, et pour l’activation de la voie mTOR, qui joue un rôle clef dans la régulation de la prolifération cellulaire. Le but de mon projet de thèse était d’étudier dans des hépatocytes adultes le rôle des acides aminés dans la régulation de la transition entre l’état de quiescence et la croissance cellulaire. Pour cela nous avons utilisé comme modèle de foie partiellement reséqué des hépatocytes de rats adultes en culture primaire non-confluente. J’ai découvert que l’absence d’acides aminés induit l’entrée des hépatocytes dans un état de quiescence couplée à une augmentation de la protéine Drosha; cet accroissement étant indépendant de la voie mTOR. Inversement, la réduction de Drosha permet aux hépatocytes de proliférer, et cet effet semble indépendant des microARNs, qui sont les partenaires classiques de Drosha. L’ensemble de nos résultats révèlent dans les hépatocytes adultes l’existence d’effets non-classiques de Drosha dans le contrôle de la régulation de la croissance suite un stress nutritionnel. Un tel mécanisme pourrait être ciblé pour la prévention et/ou le traitement de l’insuffisance hépatique. Le second projet de ma thèse concerne le rôle du microARN-375 dans la régulation de la sécrétion de l’insuline en réponse au glucose dans les îlots de Langerhans de rats et d’origine humaine. Le métabolisme glycolytique et oxydatif sont nécessaires pour la réponse sécrétoire au glucose. Alors que plusieurs microARNs sont connus pour moduler l’homéostasie des cellules béta, le microARN-375 se démarque par sa forte expression dans les cellules béta dans lesquelles il régule le fonctionnement, la prolifération et la différentiation. Sachant que le métabolisme du glucose est au centre de toutes les fonctions de la cellule béta, nous avons étudié son impact sur le métabolisme dans des îlots humains et murins. Notre approche a fait appel soit à la surexpression du microARN-375, soit à sa réduction dans de îlots humains ou murins. Ensuite nous avons analysé la sécrétion de l’insuline et le métabolisme. De plus, nous avons regardé l’expression du microARN-375 et la réponse sécrétoire au glucose dans des îlots de rats à différents stades de leur développement. Nous avons trouvé que la surexpression du microARN-375 dans les îlots murins et humains diminuait la sécrétion de l’insuline en réponse au glucose, mais pas celle au α-cétoisocaproate ou au KCl. De plus, le microARN-375 réduit la consommation d’O2 engendrée par la glycolyse et le métabolisme du pyruvate, mais pas celle en réponse au α-cétoisocaproate. En même temps, la production de lactate est augmentée suggérant que le pyruvate est détourné des mitochondries. Enfin, la réduction du niveau du microARN-375 est associée à la maturation des cellules béta de rat foetal et l’apparition d’une réponse sécrétoire au glucose. Pris dans leur ensemble nos résultants identifient le microARN-375 comme étant un régulateur central du métabolisme du glucose et de la sécrétion de l’insuline, et ainsi il pourrait être un rouage déterminant pour la maturation fonctionnelle de cellules béta.

Human thymic epithelial tumors (TETs) are rare (250 – 300 cases/ year in France). We distinguish thymomas (A, AB and B subtypes) with indolent evolution (5 years actuarial survival in early stages >95%) and more aggressive thymic carcinomas (5 years actuarial survival, Les tumeurs épithéliales thymiques (TET) humaines sont rares (250 - 300 cas/an en France). On distingue les thymomes de type A, AB ou B d'évolution lente avec une survie actuarielle > 95% à 5 ans pour les stades précoces et les carcinomes thymiques d'évolution plus sévère avec une survie actuarielle à 5 ans < 20% pour les stades IV. La pierre angulaire du traitement des TET est l'exérèse chirurgicale complète, facteur pronostique le plus significatif identifié à ce jour. Les récidives des TET, essentiellement pleurales pour les thymomes et générales pour les carcinomes thymiques, sont de prise en charge complexe. Les avancées thérapeutiques sont limitées notamment par l'absence de modèles d'étude de la cellule épithéliale thymique tumorale. Dans le cadre d'une prise en charge multidisciplinaire des récidives pleurales métastatiques, nous avons développé la pleurectomie de cytoréduction associée à une chimio hyperthermie (cisplatine/ mitomycine ; 42°C) intra thoracique (CHIT) pour la prise en charge des métastases pleurales de thymome. Chez des patients sélectionnés (n=19), la médiane de survie sans récidive était de 53 mois et les survies actuarielles à 1 an et 5 ans étaient respectivement de 93% et 86%. Cette technique chirurgicale innovante a permis de développer une alternative à la morbide pleuro pneumonectomie. L'efficacité de la CHIT pose des questions sur le rôle de l'hyperthermie et sur le type de chimiothérapie à associer. Avec pour objectif d'améliorer la prise en charge des patients, la connaissance de la biologie tumorale thymique et l'identification de potentielles cibles thérapeutiques sont des voies de recherche importantes pour améliorer la survie des patients. Nous avons développé des cultures de cellules épithéliales thymiques dérivées in vitro de 12 TET (11 thymomes A, AB ou B et un carcinome thymique), caractérisées par leur potentiel prolifératif et leur expression de cytokératine. La voie PI3K / Akt / mTOR joue un rôle clé dans de nombreux cancers ; plusieurs études de phases I / II ont rapporté un effet positif des inhibiteurs de mTOR pour le contrôle de l'évolution du thymome chez les patients. Nous avons mis en évidence l'expression et l'activation des effecteurs mTOR, Akt et P70S6K dans les thymomes et dans les cellules épithéliales thymiques dérivées in vitro. Nous avons montré l'efficacité de la rapamycine, inhibiteur de mTOR, à réduire la prolifération cellulaire (30%) sans induire de mort cellulaire. Nos résultats suggèrent que l'activation de la voie Akt / mTOR participe à la prolifération cellulaire associée à la croissance tumorale. Nous avons établi un nouvel outil permettant l'étude de la dérégulation cellulaire au cours des thymomes. Dans un contexte de tumeurs rares, ces cellules permettront d'aborder des études mécanistiques in vitro et de tester l'efficacité de drogues anti tumorales

Background High-yielding dairy cows are prone to oxidative stress due to the high metabolic needs of homeostasis and milk production. Oxidative stress and inflammation are tightly linked; therefore, anti-inflammatory and/or natural antioxidant compounds may help improve mammary cell health. Baicalin, one of the major flavonoids in Scutellaria baicalensis, has natural antioxidant and anti-inflammatory properties in various cell types, but its effects on bovine mammary epithelial cells (BMECs) have not been investigated. Methods Explants from bovine mammary glands were collected by biopsy at the peak of lactation (approximately 60 days after the start of lactation) (n = three animals) to isolate BMECs corresponding to mature secretory cells. Cell viability, apoptosis, proliferative capacity and reactive oxygen species (ROS) production by BMECs were measured after increasing doses of baicalin were added to the culture media in the absence or presence of H2O2, which was used as an in vitro model of oxidative stress. Results Low doses of baicalin (1–10 µg/mL) had no or only slightly positive effects on the proliferation and viability of BMECs, whereas higher doses (100 or 200 µg/mL) markedly decreased BMEC proliferation. Baicalin decreased apoptosis rate at low concentrations (10 µg/mL) but increased apoptosis at higher doses. ROS production was decreased in BMECs treated with increasing doses of baicalin compared with untreated cells, and this decreased production was associated with increased intracellular concentrations of catalase and NRF-2. Irrespective of the dose, baicalin pretreatment attenuated H2O2-induced ROS production. Discussion These results indicate that baicalin exerts protective antioxidant effects on bovine mammary cells. This finding suggests that baicalin could be used to prevent oxidative metabolic disorders in dairy cows.

Marek’s disease is a multi-faceted highly contagious disease affecting chickens caused by the Marek’s disease alphaherpesvirus (MDV). MDV early infection induces a transient immunosuppression, which is associated with thymus and bursa of Fabricius atrophy. Little is known about the cellular processes involved in primary lymphoid organ atrophy. Here, by in situ TUNEL assay, we demonstrate that MDV infection results in a high level of apoptosis in the thymus and bursa of Fabricius, which is concomitant to the MDV lytic cycle. Interestingly, we observed that in the thymus most of the MDV infected cells at 6 days post-infection (dpi) were apoptotic, whereas in the bursa of Fabricius most of the apoptotic cells were uninfected suggesting that MDV triggers apoptosis by two different modes in these two primary lymphoid organs. In addition, a high decrease of cell proliferation was observed from 6 to 14 dpi in the bursa of Fabricius follicles, and not in the thymus. Finally, with an adapted absolute blood lymphocyte count, we demonstrate a major B-lymphopenia during the two 1st weeks of infection, and propose this method as a potent non-invasive tool to diagnose MDV bursa of Fabricius infection and atrophy. Our results demonstrate that the thymus and bursa of Fabricius atrophies are related to different cell mechanisms, with different temporalities, that affect infected and uninfected cells. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1186/s13567-018-0526-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.

LAM is a rare low-grade metastasizing lung neoplasm. Inhibitors of mTOR improve clinical outcome of LAM patients by preventing loss of lung function. Nevertheless, other cell targets may be of interest for drug development. Therefore, we explored the potential role of EDN1 (endothelin) in LAM. We report an increased endothelin blood level in LAM patients as well as EDN1 overexpression and EDN1 receptor downregulation in LAM-derived primary cells and in TSC2NEG cells mutated in TSC2. We evidenced EDN pathway dysregulation based on EDN1, EDNRA, EDNRB and ARRB1 mRNA expression in LAM-derived primary cells. We showed overexpression of EDN1 and ARRB1 mRNAs in TSC2NEG cells; these cells lost their ability to respond to stimulation by endothelin. We analyzed the effects of endothelin receptor antagonists alone or in combination with rapamycin, an mTOR inhibitor, on proliferation and migration of LAM cells. Rapamycin treatment of TSC2NEG cells significantly reduced cell proliferation or migration, while none of the tested inhibitors of EDN receptors impaired these functions. We showed that TSC2NEG cells have acquired a transformed phenotype as showed by their ability to grow as spheroids in semi-solid medium and that unlike endothelin receptors antagonists, rapamycin reduced anchorage-independent cell growth and prevented expansion of TSC2NEG spheroids.

L'analyse histologique, transcriptomique et in vitro révèlent un état activé des précurseurs myogéniques du muscle hyperplasique de la truite . Journées d'Animation Scientifique du département Phase (JAS Phase 2018)

International audience; Leaves represent the main resource for herbivorous insects and their performances are mainly a function of leaf nutritional quality. Two feeding strategies are known to optimize the exploitation of leaf resources: leaf-miners that selectively feed on tissues of high nutritional quality and gall-inducers that induce the development of a new tissue showing an enhanced nutritional value. Some leaf-miners are known to also manipulate their nutritional environment , but do not affect plant development. Cases of callus proliferation in leaf-mines have been reported, however, the direct role of the insect in the formation of additional plant cells and the nutritional function of this tissue have never been established. Using an experimental approach, we show that leaf-mining larvae of micromoth, Borboryctis euryae (Lepidop-tera: Gracillariidae), that grow on Eurya japonica (Pentaphylacaceae), actively induce callus proliferation within their leaf-mine at the fourth instar. We experimentally demonstrated that, at this developmental stage, the larva feeds exclusively on this newly formed tissue and feeding of the tissue is essential for completing larval stage. Phenological census revealed considerable expansion and variation of fourth instar duration caused by the continuous production of callus. We propose here the "cornucopia" hypothesis which states that the newly produced callus induced by the leaf-mining larvae provides virtually unending nourishment, which in turn allows flexible larval development time. This represents the first example of a leaf-miner manipulating plant development to its benefit, like a gall-inducer. We propose to name this life style "mine-galler".

Mammalian embryo cloning by nuclear transfer has a low success rate. This is hypothesized to correlate with a high variability of early developmental steps that segregate outer cells, which are fated to extra-embryonic tissues, from inner cells, which give rise to the embryo proper. Exploring the cell lineage of wild-type embryos and clones, imaged in toto until hatching, highlights the respective contributions of cell proliferation, death and asymmetric divisions to phenotypic variability. Preferential cell death of inner cells in clones, probably pertaining to the epigenetic plasticity of the transferred nucleus, is identified as a major difference with effects on the proportion of inner cell. In wild type and clones, similar patterns of outer cell asymmetric divisions are shown to be essential to the robust proportion of inner cells observed in wild type. Asymmetric inner cell division, which is not described in mice, is identified as a regulator of the proportion of inner cells and likely gives rise to resilient clones.

Retinal dystrophies are one of the main causes of blindness. Among the different therapeutic strategies currently studied, our team is interested in the regenerative potential of endogenous retinal cells. A cellular source of interest are Müller cells, which are the main type of glial cells in the retina. These cells are able to reactivate in case of retinal degeneration and adopt various characteristics of stem cells. They enter a state called reactive gliosis. While in some species such as the fish, they allow the complete regeneration of the retina, they have very limited and ineffective regenerative capacities in mammals. Increasing our knowledge of the complex molecular response of Müller cells to retinal degeneration is thus essential for the development of promising new therapeutic strategies. In this context, the aim of my thesis project was to study the role of the co-transcription factor YAP in Müller cells reactivation. This protein is the main effector of the Hippo signaling pathway which is a crucial player in the field of stem cell biology and regeneration.As a first step, we performed a transcriptomic analysis, which revealed that the Hippo/YAP pathway is one of the main signaling deregulated in a mouse model of photoreceptor degeneration. In particular, we found that YAP is specifically expressed in Müller cells and strongly upregulated upon retinal degeneration, when these cells are reactivated. We thus uncovered for the first time a link between the Hippo/YAP pathway and reactive gliosis in the retina. Consequently, the second part of my thesis project was to undertake a functional study of YAP in Müller cells. For this purpose, we generated, by crossing, a mouse model allowing for Yap conditional knockout specifically in these cells. This model allowed us to show that Yap deletion leads to deregulation of several Müller cell specific genes. A phenotypic analysis revealed that these molecular deregulations lead to premature aging of Müller cells and visual defects in old mice. These results suggest that YAP is required for normal function of Müller glial cells. We then studied the impact of Yap deletion in Müller cells under degenerative conditions. A transcriptomic analysis revealed that various aspects of the molecular response of reactive Müller cells are affected in the absence of Yap. Among the deregulated biological processes, we focussed in particular in the regulation of cell proliferation. We found that YAP is required to trigger cell cycle gene upregulation that occurs in Müller glial cells following photoreceptor cell death. Furthermore, our results suggest that some components of the EGFR signaling pathway, which is known for its central role in the reactivation of Müller cells in pathological conditions, are regulated by YAP in Müller cells.Taken together, these results highlight the importance of YAP (i) in Müller cell function under physiological conditions to maintain retinal homeostasis, and (ii) in the regulation of Müller cell reactivation process under degenerative conditions. Moreover, these data allow us to propose a model in which YAP would be involved in the control of Müller glia cell cycle re-entry through its interaction with the EGFR signaling pathway. Therefore, this work has contributed to increase our knowledge of the signaling network involved in the reactivation of Müller cells in the mammalian retina.; Les maladies dégénératives de la rétine sont une des causes principales de cécité. Parmi différentes stratégies thérapeutiques actuellement étudiées, notre équipe s’intéresse au potentiel régénératif de la rétine. Une source cellulaire d'intérêt sont les cellules de Müller, principal type de cellules gliales de la rétine, capables de se réactiver en cas de dégénérescence et d’adopter certaines caractéristiques de cellules souches. Elles entrent alors dans un état appelé gliose réactive. Tandis que chez certaines espèces comme le poisson, elles permettent la régénération de la rétine, elles ont des capacités régénératives très limitées et inefficaces chez les mammifères. Une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires régissant la gliose réactive des cellules de Müller est donc essentielle si l’on veut identifier des cibles thérapeutiques capables de stimuler le potentiel de régénération de ces cellules. Dans ce contexte, le but de mon projet de thèse a été d’étudier le rôle du co-facteur de transcription YAP dans la réactivation des cellules de Müller. Cette protéine est l’effecteur de la voie de signalisation Hippo, connue pour son implication dans la régulation des cellules souches et la régénération de certains organes.Dans un premier temps, nous avons réalisé une analyse transcriptomique qui a montré que la voie Hippo/YAP est une des principales voies dérégulées dans un modèle de dégénérescence rétinienne chez la souris. Nous avons ensuite montré que la protéine YAP est spécifiquement exprimée dans les cellules de Müller et que son expression et son activité transcriptionnelle sont augmentées au cours de la dégénérescence lorsque les cellules de Müller deviennent réactives. Ces données suggèrent pour la première fois un lien entre YAP et la gliose réactive dans la rétine. Par conséquent, dans un second temps, mon projet de thèse a consisté en l’étude fonctionnelle de YAP dans les cellules de Müller. Dans ce but, nous avons généré par croisements chez la souris un modèle inductible de délétion du gène Yap spécifiquement dans ces cellules. Ce modèle a permis de montrer qu’en absence de Yap en conditions physiologiques, plusieurs gènes spécifiques des cellules de Müller sont dérégulés, suggérant un dysfonctionnement de ces cellules. L’étude phénotypique a permis de révéler que ces dérégulations moléculaires conduisent à un vieillissement prématuré des cellules de Müller et à une baisse de la vision chez les souris âgées. Ces données suggèrent que YAP est requis pour le fonctionnement normal des cellules gliales de Müller. Nous avons ensuite examiné l’impact de la perte de Yap dans les cellules de Müller en conditions de dégénérescence des photorécepteurs. Une analyse transcriptomique a permis de montrer que différents aspects de la réponse moléculaire des cellules de Müller réactives sont affectés. Parmi les processus biologiques dérégulés, nous nous sommes intéressés à la régulation de la prolifération cellulaire. Nous avons montré que YAP est nécessaire à l’augmentation de l’expression de gènes associés à la réentrée dans le cycle cellulaire de la glie de Müller. Par ailleurs, nos résultats suggèrent que des composants de la voie de signalisation EGFR, connue pour son rôle central dans la réactivation des cellules de Müller, sont régulés par YAP.Dans l’ensemble, ces résultats révèlent l’importance de YAP (i) dans le fonctionnement des cellules de Müller en conditions physiologiques pour maintenir l’homéostasie rétinienne, et (ii) dans la régulation des processus de réactivation de ces cellules en conditions dégénératives. De plus, ces données permettent de proposer un modèle selon lequel YAP serait impliqué dans le contrôle de la réentrée des cellules de Müller dans le cycle cellulaire via une interaction avec la voie de signalisation EGFR. Ce travail a donc contribué à approfondir nos connaissances du réseau de signalisation impliqué dans la réactivation des cellules de Müller de la rétine des mammifères.

Gliomas are brain tumors arising fromanomalous cell proliferation into the brain tissue.The hazard of these tumors resides in their invasiveability : tumor cells migrate into the healthy tissuesurrounding the tumor. These isolated cells causequasi systematic recurrences after treatment(surgery, chemotherapy, radiotherapy) making thesetumors currently incurable and leading to patientdeath. Hence, it is important to associatefundamental studies for better understanding of theirevolution from their origin with more appliedstudies developing new substrates for reproducingtheir evolution in vitro. Oligodendrocyte progenitorcells (OPC) are the most widely spread proliferatingpopulation in the adult brain, which makes them themain suspect of causing gliomas origin. Fromexperimental data in the literature about in vivodynamic of OPC, a mathematical model that depictsthis dynamic into a healthy tissue has beendeveloped.This model also shows that OPC could be at theorigin of all glioma forms from low to high grade.Furthermore, the experimental approach used aimedat designing a cell culture substrate adapted toglioma studies in vitro. Thus, a biocompatible,minimalistic and controllable hydrogel has beenperformed. It mimics brain extracellular matrix(ECM) elasticity around 200 Pa and the adhesiveeffect of ECM molecules involved in tumor celladhesion and proliferation. Due to these properties,the hydrogel contributes to around 90% of gliomacell models survival used in our study and promotesmulticellular aggregates growth in three dimensionsthat look like in vivo microtumors morphology. Thishydrogel model is thus validated for cell viabilityand proliferation. Future works will be devoted tothe optimization of its composition for bettermimicking of tumor growth in vivo in a morerealistic manner., Les gliomes sont des tumeurs qui seforment par prolifération anormale de cellules dansle tissu cérébral. La dangerosité de ces tumeursréside dans le fait que la plupart des gliomes sontinvasifs : les cellules tumorales migrent dans le tissusain autour de la tumeur. Ces cellules tumoralesisolées provoquent des récidives quasi systématiquesaprès traitement (chirurgie, chimiothérapie,radiothérapie), rendant ces tumeurs incurablesactuellement et conduisant au décès du patient. Il estimportant d'associer des études fondamentales pourmieux comprendre leur évolution dès l'origine et desétudes plus appliquées en développant de nouveauxsubstrats pour reproduire in vitro leur évolution. Lescellules progénitrices des oligodendrocytes (OPC)représentent la plus grande population de cellules enprolifération et la plus largement distribuée dans lecerveau adulte, ce qui en fait un suspect idéal del’origine des gliomes. A partir de donnéesexpérimentales de la littérature sur la dynamique invivo de ces cellules, un modèle mathématiquereproduisant cette dynamique dans un tissu sain a étédéveloppé.Ce modèle montre également que les OPC pourraientêtre à l’origine de toutes les formes de gliomerencontrées aussi bien de bas grade que de hautgrade. Par ailleurs, l’approche expérimentale utiliséevisait à développer un substrat de culture cellulaireadapté à l’étude des gliomes in vitro. Ainsi, unhydrogel biocompatible, minimaliste et contrôlable aété élaboré. Celui-ci mime l’élasticité de la matriceextracellulaire (MEC) cérébrale avec une rigidité del’ordre de 200 Pa et l’effet adhésif des molécules dela MEC impliqué dans l’adhésion et la proliférationdes cellules tumorales. Grâce à ses propriétés,l’hydrogel favorise la survie de près de 90% desmodèles cellulaires de gliome utilisés dans notreétude et supporte la croissance en trois dimensionsd’agrégats multicellulaires semblables à lamorphologie de micro-tumeurs in vivo. Le modèled’hydrogel est donc validé pour favoriser la viabilitéet la prolifération cellulaires. Les perspectives detravail futures porteront sur l'optimisation de sacomposition pour mimer de manière encore plusréaliste la croissance tumorale in vivo.