Academic literature on the topic 'Mécanismes de détoxification cellulaire'

La ferroptose est un processus conduisant à la mort de la cellule avec, pour évènement final, l’accumulation létale de lipides peroxydés. Le fer libre intracellulaire est au centre des réactions entraînant la formation de ces lipides peroxydés. Un système antioxydant dédié à la détoxification de ces lipides permet de prévenir la mort cellulaire. Le processus de ferroptose est impliqué dans un grand nombre de maladies, notamment dans la pathogénie des maladies neurodégénératives et infectieuses et du cancer. Nous présentons dans cette revue les principaux acteurs cellulaires qui contrôlent la ferroptose et proposons une synthèse des données actuelles impliquant ce processus dans le cancer.

La forte expression de la molécule CD38 par les cellules plasmocytaires ainsi que son rôle biologique dans la régulation de l’adhérence et la migration cellulaire, avec des fonctions de signalisation, a conduit au développement d’anticorps spécifiques pour le traitement de patients atteints de myélome multiple (MM). Ces anticorps induisent en effet la mort des cellules de myélome multiple par des mécanismes de lyse cellulaire dépendante du complément (CDC), de cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC), de phagocytose cellulaire dépendant des anticorps (ADCP), mais aussi par des mécanismes directs d’induction de mort cellulaire. Ils ont de plus des effets immunomodulateurs liés à l’élimination de cellules immunitaires immunosuppressives qui expriment également CD38. Bien qu’ayant des actions variables par rapport à ce registre d’activité si on les compare entre eux, les anticorps anti-CD38 ont démontré une activité clinique significative, seuls ou en combinaison avec diverses molécules, chez les patients atteints de MM. Ils contribueront sans aucun doute à des progrès majeurs pour la prise en charge thérapeutique des patients atteints de MM.

Depuis 30 ans, l’utilisation croissante des Lanthanides dans les nouvelles technologies a entraîné des rejets importants de ces métaux vers les écosystèmes aquatiques. Dans une politique mondiale de développement durable visant à préserver la qualité des écosystèmes, la question de l’impact des Lanthanides sur les organismes aquatiques s’est naturellement posée. Néanmoins, les études restent peu nombreuses et aucun consensus ne subsiste concernant la toxicité des Lanthanides. Dans ce contexte, nous avons étudié la toxicité cellulaire des Lanthanides individuellement et en mélanges. Les effets toxiques ont été mis en évidence en mesurant la viabilité de cellules fibroblastiques (ZF4 ; ATCC®, CRL-2050™) et hépatiques (ZFL ; ATCC®, CRL-2643™) de poisson zèbre (Danio rerio), de cellules branchiales (RTgill-W1 ; ATCC®, CRL-2523™) de la truite arc-en-ciel (Oncorynchus mykiss), et des cellules primaires de glandes digestives de corbicule (Corbicula fluminea) exposées à ces métaux. Les résultats ont montré que les Lanthanides sont responsables d’effets toxiques directs sur nos modèles cellulaires. Concernant la toxicité des Lanthanides en mélanges, des effets synergiques ont été observés sur les 3 lignées cellulaires de poissons. Nous nous sommes également intéressés aux mécanismes de détoxification des Lanthanides dans les cellules ZF4 de Danio rerio. Nous avons décidé d’étudier ces acteurs en raison de leurs rôles respectifs dans les phases II et III de la détoxification cellulaire de métaux chez les bivalves et les poissons. Pour cela, la viabilité des cellules ZF4 a été mesurée après des expositions aux Lanthanides en présence d’inhibiteurs spécifiques des glutathion-S-transférases (acide éthacrynique) et des protéines MRP (MK571 et probénécide). Les résultats ont montré que les protéines MRP sensibles au MK571 jouent un rôle dans la détoxification des Lanthanides dans les cellules ZF4. Globalement, les résultats obtenus pour cette recherche ont confirmé que les effets toxiques des Lanthanides à l’échelle cellulaire sont pertinents pour prédire les effets in vivo, dans le cadre d’une évaluation de la toxicité de ces métaux
Since 30 years ago, the growing use of Lanthanides in new technologies has contributed to important releases of these metals into aquatic ecosystems. In a global sustainable development policy aimed at preserving the quality of ecosystems, the impact of Lanthanides on aquatic organisms has naturally been questioned. However, studies on the aquatic ecotoxicology of Lanthanides are incomplete, and no consensus is established yet. In this context, we studied the cellular toxicity of Lanthanides individually and in mixtures. To determine these toxic effects, cell viability was measured on Danio rerio fibroblast-like cells (ZF4; ATCC®, CRL-2050™), Danio rerio hepatic cells (ZFL; ATCC®, CRL-2643™), Oncorhynchus mykiss epithelial cells (RTgill-W1; ATCC®, CRL-2523™), and primary culture of Corbicula fluminea digestive glands exposed to Lanthanides. Direct toxicity of Lanthanides has been observed on all cellular models. Concerning the toxicity of Lanthanides in mixtures, synergistic effects have been underlined on the three fish cell lines. In this research, we focused on the mechanisms of the detoxification of Lanthanides in the case of ZF4 cells from Danio rerio. The effects of Lanthanides were assessed in the presence of specific inhibitors of glutathione-S-transferases (ethacrynic acid) and MRP-like (MK571 and probenecid), by cell viability measurements. We decided to study these actors of the cellular detoxification due to their respective roles in phases II and III of the cellular detoxification of metals in fishes and bivalves. Regarding the results, MRP-like proteins are effectively involved in the detoxification of Lanthanides in ZF4 cells. Overall, our results highlighted the relevance of the toxic effects of Lanthanides at the cellular level for the risk assessment of these metals

Les métastases sont responsables de 90% des décès attribués au cancer justifiant qu'une large part des recherches actuelles en cancérologie soit consacrée à l'étude des mécanismes responsables de leur formation. Il a récemment été démontré que des clusters ou agrégats de cellules tumorales circulantes (CTCs) détectés dans la circulation sanguine des patients présentent un potentiel métastatique largement plus important que des cellules tumorales circulantes isolées. Il a également été montré que leur présence est corrélée avec un pronostic péjoratif pour les patients atteints de plusieurs types de cancers d'origine épithéliale. Ces observations ouvrent des perspectives diagnostiques et thérapeutiques prometteuses mais qui nécessitent de mieux comprendre comment se forment et se maintiennent ces clusters. Dans ce contexte notre laboratoire a développé un essai semi-automatisé in vitro basé sur la vidéo-microscopie permettant d'étudier les mécanismes impliqués dans l'agrégation de cellules tumorales dans des conditions ancrage indépendantes. Cet essai a permis de démontrer l'implication de la protéine de jonction adhérente E-cadhérine et des protéines de jonctions desmosomales DSG2 et DSC2 dans l'agrégation de cellules tumorales. L'objectif de mes travaux de thèse a été de poursuivre l'exploration de l'implication des protéines de jonctions intercellulaires de type épithélial dans l'agrégation des cellules tumorales en conditions ancrage-indépendantes et de chercher à identifier de nouveaux régulateurs. Dans un premier temps j'ai pu démontrer et explorer le rôle des jonctions communicantes (ou jonctions gap), ainsi que de la P-cadhérine dans l'agrégation des cellules tumorales mammaires et colorectales. Au cours de la seconde partie de mes travaux, j'ai développé une stratégie basée sur la classification de lignées tumorales selon leur comportement au cours du processus d'agrégation. Afin d'établir les paramètres de cette classification, nous avons exploré les capacités agrégatives de 28 lignées cellulaires tumorales d'origine épithéliale. Cette étude nous a permis de mettre en évidence une forte diversité de comportement au cours de ce processus et de définir des classes de lignées intégrant les aspects dynamiques du processus d'agrégation ainsi que la structure des agrégats obtenus. La combinaison de cette classification avec les données d'expression aujourd'hui disponibles pourrait permettre l'identification de nouveaux régulateurs originaux de l'agrégation. Nos résultats ont mis en évidence de nouveaux régulateurs de l'agrégation cellulaire tumorale ancrage-indépendante ainsi qu'une large diversité de comportement de différentes lignées cellulaires tumorales. Nos travaux ouvrent ainsi des perspectives vers une meilleure compréhension des mécanismes impliqués, vers l'application à l'étude des cellules tumorales circulantes provenant de patients et également au ciblage thérapeutique de ces clusters
Metastases are responsible for 90% of cancer-related deaths justifying the current cancer research's substantial part dedicated to study their formation's mechanisms. It has been recently demonstrated that clusters (or aggregates) of circulating tumor cells (CTCs) identified in patient's blood samples have a far higher metastatic potential than isolated circulating tumor cells. It also has been shown that their detection is correlated with a poor prognosis for patients suffering from epithelial cancers. These observations open up promising diagnostic and therapeutic perspectives but that still requires further investigation on the mechanisms of clusters formation. In this context our laboratory developed an in vitro semi-automated assay based on video microscopy enabling the study of mechanisms involved in tumor cell anchorage-independent clustering. This assay allowed to demonstrate the involvement of adherent junction protein E-cadherin and desmosomal junction proteins DSG2 and DSC2 during tumor cell clustering. The aim of my work was to investigate epithelial intercellular junction's proteins involvement in tumor cell aggregation in anchorage-independent conditions and to search for new regulators. In the first instance I explored and demonstrated the role of communicating junctions (or gap junctions) and P-cadherin in tumor cell aggregation of breast and colorectal cancer cell lines. In the second part, I developed a strategy based on tumor cell lines classification depending on their characteristics of the aggregation process. With the aim of determining the parameters of this classification, I examined aggregation abilities of 28 tumor cell lines derived from epithelial cancers. This study provides evidence for a high variability during this process and allows defining cell lines categories integrating both aggregation process dynamic aspects and aggregates structure. The combination of this classification with current available expression data could lead to the identification of original new aggregation regulators. Together, these results have underscored new anchorage-independent tumor cell aggregation regulators and a wide range of behaviors of different tumor cell lines observed. Our work provides opportunities into a better understanding of involved mechanisms, towards an application to study circulating tumor cells from patients and also a therapeutic targeting of these clusters

Les métaux lourds, et en particulier les actinides, sont toxiques pour l'homme. La compréhension des mécanismes responsables de leur toxicité constitue un champ d'investigation important dans le domaine de la toxicologie. La compréhension des interactions de l’uranyle à l’échelle moléculaire est nécessaire pour prédire sa toxicité et pour concevoir des agents décorporants efficaces. Ce travail a pour objectif de contribuer à la caractérisation des sites d’interaction protéine-uranyle et à l’identification des facteurs clés gouvernant ces interactions. Pour obtenir des données thermodynamiques et structurales sur ces sites, deux stratégies ont été adaptées à l’étude des deux protéines humaines prédites comme cibles majeures de l’uranyle et dont les propriétés et structures sont très différentes. Les deux domaines structurés de la fétuine-A, ont été produits puis étudiés indépendamment par des méthodes physico-chimiques complémentaires incluant la spectroscopie RMN multidimensionelle afin d’obtenir des informations structurales sur les sites de liaison du métal dans la protéine. Afin d’élucider les interactions entre l’uranyle et l’ostéopontine, une protéine phosphorylée intrinsèquement désordonnée, nous avons conçu des peptides préorganisés en feuillet β comme modèles de sites de liaison de l’uranyle. Des acides aminés phosphorylés ont été introduits dans ces structures, permettant ainsi de reproduire l’environnement de coordination du métal dans la protéine. Les différences de structures et de propriétés entre biomolécules peuvent représenter un frein aux études d’affinité. Une sonde fluorescente non naturelle a donc été développée pour mettre au point une méthode de hiérarchisation des cibles de l’uranyle s’affranchissant de ces différences
Heavy metals, especially actinides, are toxic for humans. Understanding the mechanisms responsible for their toxicity is an important field of research in toxicology. Uranyl toxicity is still not well understood. The understanding of uranyl interactions at the molecular level is necessary to predict its chemical toxicity and to develop efficient chelating agents. This work aims at identifying uranyl binding sites in proteins and key factors that govern these interactions. To obtain thermodynamic and structural data, strategies were developed to study two proteins predicted as major uranyl targets which present different structures and properties. We took advantage of fetuin-A structure and studied the two structured domain of the protein by complementary physico-chemical methods including multidimensional NMR spectroscopy to acquire structural information on uranyl binding sites in this protein. In order to elucidate interactions between the metal and disordered phosphorylated proteins such as osteopontin, we designed peptides preorganized in β-sheet optimized to coordinate uranyl cation. We introduced amino acids containing phosphate groups and demonstrated that these peptides are relevant models to mimic uranyl binding sites found in phosphorylated proteins. Biomolecules display different structures and properties which may constitute an obstacle to affinity studies. A tool based on a non-natural fluorescent probe was developed to investigate and compare uranyl targets affinities

La division cellulaire est un processus physiologique extrêmement régulé et la moindre anomalie entraîne la mobilisation de points de surveillance. Lorsque qu’un problème survient dans le contrôle de la division, cela peut entraîner l’apparition de pathologie grave comme le cancer. L’étude de l’implication des facteurs de traduction lors de la mobilisation des points de surveillance a été réalisée en profitant des atouts du modèle de l’embryon d’oursin. Les travaux réalisés au cours de cette thèse, ont montré que le point de surveillance de l'ADN endommagé (arrêt du cycle-réparation-apoptose) était fonctionnel dès le premier cycle suivant la fécondation dans l'embryon d'oursin. Nous avons également mis en évidence que dans les embryons d'oursin, la phosphorylation de la protéine eIF2α est impliquée dans l'augmentation de synthèse protéique induite par la fécondation et dans l’inhibition de synthèse protéique induite par un traitement avec une molécule alkylant l’ADN, le MMS. Nos études montrent que la protéine 4E-BP, un inhibiteur de la traduction, est surexprimée et fonctionnelle en réponse à la mobilisation du point de surveillance de l'ADN endommagé par une molécule radiomimétique (bléomycine), à un stress hypoxique ou lors de l'exposition à un métal lourd (ChromeIII) dans l’embryon d’oursin. Enfin, nous démontrons que lors du traitement des embryons par le MMS, qui n'induit pas de surexpression de 4E-BP, la protéine eIF4G est modifiée, dégradée ou clivée selon la dose de drogue utilisée. Nos études renforcent l’intérêt et les connaissances sur l’implication des facteurs de traduction lors de la mobilisation des points de surveillance du cycle cellulaire dans l’embryon d’oursin mis en situation de stress et/ou d'endommagement de l'ADN. Ainsi les résultats obtenus permettent de poser les bases de nouvelles régulations des facteurs de traduction eIF4E et eIF4G et de leur inhibiteur 4E-BP permettant de contrôler la synthèse protéique lorsque la cellule va s'engager dans la voie de survie ou de mort cellulaire
Cell division is a highly regulated process and when a problem occurs, the cell cycle checkpoints are activated. When cell cycle checkpoints are defective, pathological disease, as cancer, can occur. The implication of translation factors during checkpoints activation was studied in sea urchin embryo model. The work realized during this PhD demonstrated a functional DNA damage checkpoint during the first cell division of sea urchin embryo. The eIF2 phosphorylation was shown to be implicated in translational activation after fertilization and in translation inhibition after MMS treatment, a DNA alkylating molecule. This study shows an expression of functional 4E-BP protein, a translational inhibitor, after induction of DNA damages by radiomimetic drug (bleomycin), hypoxic stress or heavy metal (ChromeIII) treatment in sea urchin embryo. We demonstrated that, after MMS treatment, which doesn’t induced 4E-BP expression, the eIF4G protein was modified, degraded or cleaved as a function of drug dose. Our work support interest and knowledge on translational factors implication when checkpoint was mobilisated after DNA damages or cellular stress in sea urchin embryo. These results are a starting point to study new regulations of translational factors eIF4E, eIF4G and 4E-BP when cell is directed toward survival or cell death pathways

Le transfert de plasmides au sein d'une cellule cible représente un outil clé dans l'étude de fonctions biologiques et dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Cependant, le transfert de plasmides doit être réalisé avec un minimum d'effets secondaires au niveau de la cellule cible. La technique d'électroperméabilisation est une méthode physique fondée sur la modulation du potentiel électrique transmembranaire natif de la cellule par un champ électrique externe. Cependant, l'utilisation rationnelle de l'électroperméabilisation en pharmacologie et en médecine ne pourra se faire que grâce à une parfaite compréhension des mécanismes impliqués lors de l'électroperméabilisation au niveau membranaire et de ses conséquences cellulaires. Le mécanisme de l'électrotransfert de plasmides est un processus multi-étapes avec une étape d'interaction plasmide/membrane perméabilisée pendant l'application des impulsions électriques, suivi après ces dernières, d'une étape de translocation du plasmide à travers la membrane plasmique. Ce travail de recherche pluridisciplinaire vise à une meilleure compréhension du mécanisme de l'électrotransfert de plasmides. Il intègre l'étude des conséquences membranaires de l'électrotransfert de plasmide et l'étude de l'interaction plasmide/membrane perméabilisée. L'application d'impulsions électriques millisecondes et perméabilisantes induit un désordre membranaire et une rapide translocation des phospholipides dans les régions perméabilisées. La translocation électro-induite des phospholipides n'est pas associée à une perte de la viabilité cellulaire. L'existence du processus multi-étapes de l'électrotransfert de plasmide (perméabilisation membranaire, interaction plasmide/membrane et expression génique) a été confirmé dans différentes lignées cellulaires. Pendant l'application de la première impulsion électrique, les molécules de plasmide migrent par électrophorèse et viennent interagir dans des sites distincts de la région membranaire faisant face à la cathode. L'interaction des molécules de plasmide avec la membrane perméabilisée serait donc un processus rapide (de l'ordre d'une centaine de microsecondes). Les complexes plasmide/membrane se stabilisent en un délai de 200 ms. Un rôle distinct de l'intensité du champ électrique et du nombre d'impulsions électriques a été mis en évidence. Si l'intensité du champ électrique définit la surface membranaire où l'interaction des molécules de plasmide a lieu et de fait, le nombre de spots d'interaction, le nombre d'impulsions électriques définit la quantité de molécules de plasmide présente par complexe. Les complexes plasmide/membrane ainsi formés ne diffusent pas latéralement dans la membrane. Le cytosquelette d'actine n'est pas impliqué dans la formation de ces complexes mais pourrait être impliqué dans le transport intracellulaire des molécules de plasmides. L'électroperméabilisation et l'interaction plasmide/membrane perturbent la mobilité latérale des protéines membranaire du feuillet externe de la membrane plasmique. La combinaison de la sonoporation avec l'électroperméabilisation permet d'améliorer l'efficacité de transfection obtenue par l'électroperméabilisation seule. Le transfert de plasmides par électro-sonoporation est une stratégie prometteuse en thérapie génique
Plasmid transfer within a target cell represents a key tool in the study of biological functions and the development of new therapeutic strategies. However, the transfer of plasmids must be carried out with a minimum of side effects on the level of the target cell. The technique of electropermeabilization is a physical method based on the modulation of the native transmembrane electric potential of the cell by an external electric field. However, the rational use of the electropermeabilization in pharmacology and medicine could be done only thanks to one perfect comprehension of the mechanisms involved in the electropermeabilization at the membrane level and its cellular consequences. The mechanism of the plasmid electrotransfer is a multi-steps process with a step of plasmid/membrane interaction during the application of the electric pulses, followed after these last, of a step of plasmid translocation through the plasma membrane. This multi-disciplinary research task aims at a better comprehension of the mechanism of the plasmid electrotransfer. It integrates the study of the membrane consequences of the electropermeabilization and the study of the plasmid/ membrane interaction. The application of milliseconds and permeabilizing electric pulses induces a membrane disorder and a fast phospholipid translocation in the permeabilized regions. The electro-induced translocation of phospholipids is not associated with a loss of cell viability. The existence of the multi-steps process of the plasmid electrotransfer (membrane permeabilization, plasmid/membrane interaction and gene expression) was confirmed in various cell lines. During the application of the first electric pulse, the plasmids migrate by electrophoresis and come to interact in distinct sites from the membrane region facing the cathode. The interaction of plasmids with the permeabilized membrane would be thus a fast process (about a hundred microseconds). The plasmid/membrane complexes are stabilized in a delay of 200 ms. A distinct role from the intensity of the electric field and the number of electric pulses was highlighted. If the intensity of the electric field defines membrane surface where the interaction of the plasmid molecules takes place and in fact, the number of spots of interaction, the number of electric pulses defines the amount of plasmids presents by complex. The plasmid/membrane complexes thus formed do not diffuse laterally in the membrane. The actine cytoskeleton is not involved in the formation of these complexes but could be involved in the intracellular traffic of plasmids. Electropermeabilization and plasmid/membrane interaction disturbed the lateral mobility of membrane proteins of outer leaflet of plasma membrane. The combination of the sonoporation with the electropermeabilization makes it possible to improve the effectiveness of transfection obtained by the electropermeabilization alone. The transfer of plasmids by electro-sonoporation is a promising strategy in gene therapy

La dérégulation du système de surveillance qui bloque la prolifération lorsque l'intégrité du génome est compromise fait partie intégrante de la cancérogenèse. Nous cherchons à décortiquer les mécanismes qui, en phase G2, orchestrent l'arrêt du cycle cellulaire, irréversible, en présence des lésions de l'ADN (sénescence) ou réversible (quiescence), en absence de signaux mitogéniques ou confluence. L'objectif du premier volet fut d'élucider les rôles respectifs de l'inhibiteur de CDK (CKI) p21Waf1 et des kinases Chk1 et Chk2 dans l'arrêt en G2 dû au stress génotoxique menant à la sénescence. Nous avons montré que dans les cellules humaines normales cet arrêt nécessite l'action de p21 et Chk1 tandis que Chk2 n'est pas requise. Au contraire, dans plusieurs lignées cancéreuses, malgré la présence de p53, ce rôle de p21 est compromis à cause d'une activation inefficace de la kinase ATM. Par conséquent, en dépit d'une forte activation de Chk1 bloquant la mitose, ces cellules ne parviennent pas à initier la sénescence (Lossaint et al., soumis). L'objectif du deuxième volet fut de mettre en évidence le programme déclenchant la quiescence lors de confluence ou en absence de sérum. Les travaux antérieurs de l'équipe ont montré que cette décision pouvait être prise avant la mitose même si l'arrêt du cycle n'a lieu qu'en phase G1 suivante. En étudiant les fibroblastes synchronisés nous avons trouvé que la quiescence est précédée par l'inhibition pré-mitotique de la phosphorylation de pRb due à une diminution de cycline D1 et une stabilisation du CKI p27Kip1 (Chassot et al., 2008). De plus, nos résultats récents montrent que la présence de sérum entre le point R et la mitose est requise pour initier la réplication de l'ADN au cycle suivant. Les travaux futurs devraient élucider comment différentes voies de signalisation, via la voie cycline D-pRb, affectent divers composants de l'appareil de réplication de l'ADN pour inhiber la progression du cycle de façon réversible ou irréversible
Cancer is a multi-step process resulting from abrogation of several barriers to uncontrolled proliferation. They include inhibitory pathways with appropriate checkpoints that lead to reversible (quiescence) or irreversible (senescence, apoptosis) block of cell proliferation. We are especially interested in pathways orchestrating cell cycle exit that operate in the G2 phase. The first objective of this thesis was to decipher mechanisms that prevent mitosis in response to DNA damage. We found that Cdk inhibitor p21Waf1 plays a crucial role in blocking mitotic onset in normal cells; acting in tandem with checkpoint kinase Chk1, p21 inactivates mitotic Cdks and inhibits pRb phosphorylation, thereby irreversibly blocking mitotic entry. In contrast, in p53-proficient transformed cells, the induction of p21 in G2 is impaired, most likely because of deficient ATM activation. While, in some cases, Chk1 hyper-activation prevents mitosis, the absence of p21 compromises the senescence program from G2. Finally, we showed that Chk2 is dispensable for G2 arrest in both non-transformed and transformed cells (Lossaint et al., submitted). Our second objective was to elucidate the pathways that induce quiescence (G0). This reversible cell cycle exit occurs in G1, requires pRb family members and p27Kip1-dependent Cdk inactivation. Based on observations obtained in our team and the data in the literature, we hypothesized that reversible cell cycle exit program might be launched before mitosis. By using an in vitro wounding model, we showed that confluence-driven quiescence is preceded by pre-mitotic CDK inhibition by p27, cyclin D1 downregulation and reduced pre-mitotic pRb phosphorylation (Chassot et al., 2008). Moreover, our results obtained in synchronized fibroblasts that were serum-starved after release from G1/S block suggest that cyclin D1 might stimulate proliferation by keeping pocket proteins phosphorylated during G2/M progression (Lossaint et al., in preparation)

Les CPP (Cell Penetrating Peptides) sont des peptides ayant des capacités de pénétration et de transport dans les cellules. Il s’agit de peptides constitués de moins de 30 acides aminés possédant généralement un caractère cationique en raison de la forte occurrence de résidus basiques et parfois amphipathique. Toutefois, cette internalisation s'effectue de manière non sélective quelle que soit la lignée cellulaire. On distingue deux grands mécanismes pour l’entrée des CPP dans les cellules : l’endocytose et la translocation. L’endocytose fait appel à la machinerie cellulaire tandis que la translocation implique une perturbation transitoire de la bicouche lipidique. Quelle que soit la voie d’entrée empruntée, le processus d'internalisation requiert toujours comme première étape une interaction avec des partenaires membranaires à la surface des cellules, à savoir des lipides et des glycosaminoglycanes (GAG). Cependant, le mécanisme d’internalisation des CPP fait l’objet de nombreux débats au sein de la communauté scientifique. L’objectif de ce travail de thèse a été de conférer des clés permettant de mieux appréhender le mécanisme d’internalisation. Il s’est agi dans un premier temps d’étudier l’implication des GAG dans le mécanisme d’internalisation. Pour étudier ce point, des peptides chimères constitués d’une séquence de reconnaissance d’un type de GAG et d’une séquence CPP ont été conçus. La quantification de l’internalisation a été réalisée dans différentes lignées cellulaires dont la composition en GAG ainsi que leur proportion à la surface varient très fortement. La contribution du Trp dans les interactions des CPP a également été étudiée. Pour étudier ce point, les trois résidus Trp de la séquence RW9 (RRWWRRWRR-NH2) ont été substitués par d’autres acides aminés ou par des analogues de Trp aux propriétés physico-chimiques variées. Enfin, le dernier axe de cette thèse s’est attaché au développement d’une nouvelle technique de quantification de l’internalisation des CPP localisés dans le cytosol à température physiologique, basée sur la complémentation de protéines luminescentes
CPPs (Cell Penetrating Peptides) are peptides with cell penetration and transport faculties. These peptides, containing less than 30 amino acids, are generally cationic due to the high occurrence of basic residues and sometimes amphipatic. However, this internalization is non-selective, whatever the cell line. There are two main mechanisms for CPPs uptake: endocytosis and translocation. Endocytosis relies on cellular machinery, while translocation involves transient disruption of the lipid bilayer. Whatever the route of entry, the first step in the internalization process is always an interaction with membrane partners on the cell surface, namely lipids and glycosaminoglycans (GAGs). However, the mechanism of CPP internalization is the subject of much debate in the scientific community. The aim of this thesis was to provide keys for a better understanding of the internalization mechanism. The first step was to study the involvement of GAGs in the internalization mechanism. To investigate this point, chimeric peptides containing a GAG recognition sequence and a CPP sequence were designed. Quantification of internalization was carried out in different cell lines with variations in GAG composition and proportion. The contribution of Trp to CPP interactions was also investigated. To do so, the three Trp residues in the RW9 sequence (RRWWRRWRR-NH2) were substituted by other amino acids or by Trp analogues with different physico-chemical properties. Finally, the last part of this thesis focused on the development of new techniques for cytosolic CPPs quantification at physiological temperature, based on the complementation of luminescent proteins

Ce travail est concentré sur le développement et l'application de techniques pour l'analyse de réseaux biochimiques. L'objectif est d'utiliser les modifications globales observées dans les systèmes vivants pour comprendre les interactions existantes au niveau des points clés de ces voies métaboliques. Nous avons travaillé sur la détermination des interactions essentielles dans le processus d'autorégulation qui décrit le cycle cellulaire d'œufs de grenouille. Les résultats nous ont permis de faire une évaluation des effets possibles de chaque protéine sur la stabilité du réseau biochimique en question. La méthodologie a été appliquée aussi pour l'analyse dynamique d'un modèle de l'activité électrique de cellules utérines. Nous présentons aussi un modèle développé pour un système enzymatique de diffusion-réaction dont l'objectif est d'analyser le comportement dynamique de trois espèces chimiques différentes, ses propriétés cinétiques enzymatiques et l'existence de comportements sophistiqués résultants de l'activité catalytique induite par l'immobilisation d'une enzyme dans une membrane artificielle. Le modèle est extrapolé à un système distribué afin d'analyser son comportement spatio-temporel. Les résultats nous permettent d'évaluer le profil de concentration de chaque espèce en fonction de l'espace et du temps simultanément, ce qui n'est pas directement observable par les biochimistes. Nous concluons avec une étude d'un modèle développé pour le métabolisme des hexoses-phosphate de la bactérie Sinorhizobium meliloti. Un algorithme a été proposé pour l'estimation des flux intracellulaires
The aim of this work is to try to use observed global changes to understand interactions between individual nodes inside biochemical networks. We have worked on the determination of the essential interactions in the auto regulatory process that describes the cell cycle of Xenopus frog eggs. The results make possible an assessment of the effect of each protein on the biochemical network stability. The technique was applied also to a dynamical analysis of a uterine cell electrical activity model with view to study the impact of physiological parameters on the response of the model and identify the main subsystems generating the electrical activity. We also present a model developed for understanding an enzymatic diffusion-reaction system. The objective is to analyze the dynamic behavior of three different chemical species, the modification of enzymatic kinetic properties and the existence of sophisticated behaviors resulting of the catalytic activity induced by immobilization of Acetylcholinesterase enzyme into an artificial membrane enzymatically inactive. The results make possible the characterization and prediction of system behavior as well as a qualitative analysis of the system stability via bifurcation diagrams. The model is then extrapolated to a distributed system in order to analyze its spatio-temporal behavior. Numerical results make possible the assessment of the concentration profile of the chemical species on space and time, what is not directly observable by biochemists. Finally, we study a model developed for a network of Sinorhizobium meliloti bacterium and propose an algorithm for intracellular fluxes estimation

Cette étude à pour objectif de maîtriser les conditions de culture et de production toxinique chez Karenia selliformis et Alexandrium ostenfeldii dans le but de réaliser des contaminations expérimentales indépendamment du caractère aléatoire des proliférations toxiques en zones côtières. Ce travail vise également à étudier l'impact de l'alimentation sur la détoxification artificielle de la palourde Ruditapes decussatus contaminée par des gymnodimines et de l'huître Crassostrea gigas contaminées par des spirolides et enfin d'étudier l'impact physiologique de ces micro-algues toxiques au niveau des organes accumulateurs des coquillages. Dans un premier temps, il a été mis en évidence que les performances de croissance de K. selliformis (taux de croissance et concentration maximale) sont obtenues à une température de 22°C pour une salinité de 36 psu en utilisant le milieu f/2 alors que celles d'A. ostenfeldii sont obtenues à une température de 16°C pour une salinité de 35 psu en utilisant le milieu L1. Le contenu en gymnodimine dans les cellules de K. selliformis augmente en fonction de l'âge de la culture alors que le contenu en spirolide diminue au cours de la croissance cellulaire d'A. ostenfeldii plus particulièrement lors de la culture en photobioréacteur de 100 l. Dans un deuxième temps, des études expérimentales portant sur l'interaction des micro-algues toxiques avec les mollusques ont permis d'apporter des connaissances nouvelles sur le devenir des imines cycliques après contamination et lors de la détoxification. Il a ainsi été mis en évidence i) une accumulation majoritaire des GYMs et des SPXs au niveau des glandes digestives des palourdes et des huîtres ii) une accélération des cinétiques de détoxification lors de l'ajout de l'alimentation. Dans un troisième temps, les essais portant sur la contamination de C. gigas par A. ostenfeldii ont permis de déterminer i) une altération des diverticules digestifs consistant en une réduction de l'épaisseur de la paroi épithéliale et en une augmentation de la surface de la lumière des diverticules digestifs ii) une réaction inflammatoire dans la glande digestive de certains individus contaminés se caractérisant par une agglutination massive d'hémocytes autour de différents organes de la glande digestive: l'estomac, l'intestin ainsi que les conduits et tubules digestifs. Dans le cas des contaminations naturelles et expérimentales des palourdes les analyses histologiques réalisées n'ont pas permis de mettre en évidence des signes d'altération de la glande digestive comme dans le cas des les huîtres contaminées par A. ostenfeldii.

Cette étude à pour objectif de maîtriser les conditions de culture et de production toxinique chez Karenia selliformis et Alexandrium ostenfeldii dans le but de réaliser des contaminations expérimentales indépendamment du caractère aléatoire des proliférations toxiques en zones côtières, Ce travail vise également à étudier l’impact de l’alimentation sur la détoxification artificielle de la palourde Ruditapes decussatus contaminée par des gymnodimines et de l’huître Crassostrea gigas contaminées par des spirolides et enfin d’étudier l’impact physiologique de ces micro-algues toxiques au niveau des organes accumulateurs des coquillages. Dans un premier temps, il a été mis en évidence que les performances de croissance de K. Selliformis (taux de croissance et concentration maximale) sont obtenues à une température de 22C pour une salinité de 36 psu en utilisant le milieu f/2 alors que celles d’A. Ostenfeldii sont obtenues à une température de 16°C pour une salinité de 35 psu en utilisant le milieu L1. Le contenu en gymnodimine dans les cellules de K. Selliformis augmente en fonction de ‘âge de la culture alors que le contenu en spirolide diminue au cours de la croissance cellulaire d’A. Ostenfeldii plus particulièrement lors de la culture en photobioréacteur de 100l. Dans un deuxième temps, des études expérimentales partant sur l’interaction des micro-algues toxiques avec les mollusques ont permis d’apporter des connaissances nouvelles sur le devenir des mines cycliques après contamination et lors de la détoxification. Il a ainsi été mis en évidence i) une accumulation majoritaire des GYMs et des SPXs au niveau des glandes digestives des palourdes et des huîtres ii) une accélération des cinétiques de détoxification lors de l’ajout de l’alimentation. Dans un troisième temps, les essais portant sur la contamination de £ gigas par A. Ostenfeldii ont permis de déterminer j) une altération des diverticules digestifs consistant en une réduction de l’épaisseur de la paroi épithéliale et en une augmentation de la surface de la lumière des diverticules digestifs il) une réaction Inflammatoire dans la glande digestive de certains individus contaminés se caractérisant par une agglutination massive d’hémocytes autour de différents organes de la glande digestive: l’estomac, l’intestin ainsi que les conduits et tubules digestifs. Dans le cas des contaminations naturelles et expérimentales des palourdes les analyses histologiques réalisées n’ont pas permis de mettre en évidence des signes d’altération de la glande digestive comme dans le cas des les huîtres contaminées par A. Ostenfeldii
This study aimed to determine the optimal conditions of growth and toxin production in Karenia selliformis and Alexandrium ostenfeldii in order to produce cells at a high concentration with known toxicity to perform further contamination and detoxification trial on edible shellfish, Moreover, this work aims to study the impact of non-toxic microalga on the detoxification kinetics of clam Ruditapes decussatus contaminated by gymnodimines anti oyster Crassostrea gigas contaminated by spirolides. The final goal of this study is to determine the physiological impact of toxic microalgae in the shellfish tissues. Initially, results revealed that the growth performance of K. Selliformis (growth rate and maximum concentration) is obtained at a temperature of 22°C and at a salinity of 36 psu when using the f/2 medium, while those of A. Ostenfeldii are obtained at a temperature of 16°C and at a salinity of 35 psu using the L1 medium. Gymnodimine concentration increases with the age of the culture of K. Selliformis while spirolide concentration decreases during cell growth of A. Ostenfeldii especially during the culture in a photobioreactor of 100l. Secondly, the experimental studies focused on the interaction between toxic micro-algae with molluscs bivalves. The results revealed i) a major accumulation of GYMs and SPXs in digestive gland of clams and oysters ii) a rapid detoxification of contaminated shellfish when adding food. Finally, this study addressed an important issue on the impact of toxic algae on shellfish. The exposure to A. Ostenfeldii showed i) a decrease in the digestive gland tubule thickness and the percentage of active digestive tubules ii) an inflammatory response consisting of hemocyte infiltration and diapedesis into the intestinal tract of the oysters. Concerning the natural and experimental clams, histological analysis did net reveal any alteration of the digestive gland as demonstrated in oysters contained by A. Ostenfeldii

Notre compréhension fondamentale de la biologie cellulaire s’est accélérée grâce à des décennies de recherche sur les divers mécanismes d’adaptation des virus à ADN pour survivre en exploitant leurs cellules hôtes. Les virus à ADN présentent une immense diversité, depuis les types de cellules qu’ils infectent jusqu’à la taille et la forme des virions.