Academic literature on the topic 'Plasticité cellulaire – métabolisme'

L’appareil digestif est un organe vital qui assure la digestion des aliments, l’absorption des nutriments et l’élimination des déchets. Une des propriétés essentielles du tube digestif est la motricité digestive qui est définie comme l’ensemble des contractions nécessaires au transit du bol alimentaire depuis la bouche jusqu’à l’anus. Les acteurs de la motricité digestive sont le système nerveux entérique, les cellules interstitielles de Cajal, et les cellules musculaires lisses. Les cellules musculaires lisses et les cellules interstitielles de Cajal ont pour origine un progéniteur mésenchymateux commun. Les cellules dérivées du mésenchyme présentent une certaine plasticité et sont capables de transiter d’un état différencié contractile et fonctionnel à un état prolifératif et immature. Toutefois, un déséquilibre de cette balance au profit de l’état d’immaturité est à l’origine de désordres de motricité digestive. Les travaux de recherches développés par l’équipe ont pour objectifs d’étudier les mécanismes qui gouvernent la différenciation des progéniteurs mésenchymateux digestifs afin d’étudier ces mécanismes en conditions pathologiques. Dans cet optique, l’équipe a identifié le gène LIX1 (LImb eXpression 1) comme le premier marqueur moléculaire de l’immaturité du muscle lisse digestif et a mis en évidence son rôle dans le contrôle de la différenciation des progéniteurs mésenchymateux au travers de la régulation de l’oncogène YAP1 (McKey et al, 2016). Dans ce contexte, le travail de recherche que j’ai réalisé s’est principalement concentré sur l’étude de LIX1 et de ses protéines partenaires dans le contrôle de la différenciation des cellules musculaires lisses gastriques et leur plasticité en conditions pathologiques.Dans un premier temps, j’ai étudié la fonction de LIX1 dans un cancer mésenchymateux du tube digestif, les GISTs (GastroIntestinal Stromal Tumor). J’ai mis en évidence le rôle et la fonction de LIX1 dans l’agressivité et dans l’immaturité des GISTs. Dans un deuxième temps, j’ai participé à la caractérisation moléculaire de cellules dérivées de patients POIC (Pseudo Obstruction Intestinale Chronique) pour lesquelles nous avons mis en évidence un défaut de différenciation associé à une expression anormale de PDGFR-A. Dans un troisième temps, j’ai développé un modèle de cellules musculaires lisses gastriques humaines dont la différenciation est maîtrisable pour étudier le métabolisme au cours de la différenciation. L’ensemble des travaux montre que LIX1 et sa mécanistique participent à la plasticité des SMCs
The digestive tract is a vital organ ensuring food digestion, nutrient absorption and waste excretion. One of the main properties of digestive tract is the motricity which is defined as the set of contractions that allows the transition of the food from the mouth to the anus. Cells involved in the regulation of digestive plasticity are the enteric nervous cells, the interstitial cells of Cajal and the smooth muscle cells. The interstitial cells of Cajal and smooth muscle cells derived from a common mesenchymal progenitor. Mesenchyme-derived cells have the unique capacity to switch from the contractile and functional state to an immaturity state. This plasticity is responsible for motricity disorders. Our work aims to identify the mechanisms involved in the differentiation of the mesenchymal progenitors and to study those mechanisms in pathological conditions. The team previously identified the LIX1 gene (LImb eXpression 1) as the first molecular marker of the digestive smooth muscle immaturity and demonstrated its role on the differentiation of mesenchymal progenitors through the control of YAP1 (McKey et al., 2016). In this context, during my thesis, I focused on LIX1 and the mitochondrial remodeling as a putative regulatory mechanism of mesenchymal-derived cells differentiation. First, I investigated and demonstrated the role and function of LIX1 in the aggressiveness and the immaturity of the GastroIntestinal Stromal Tumor (GIST) cells. In parallel, I participated to the characterization of cells derived from CPIO (Chronic Pseudo Intestinal Obstruction) patients. Finally, I developed a new model of human gastric smooth muscle cells to evaluate the metabolism during the SMC differentiation. Altogether, we showed that LIX1 and its downstream pathways control SMC plasticity

Les Glioblastomes (GBM) sont des tumeurs cérébrales de trés sombre pronostic malgré leur traitement associant résection chirurgicale et chimio/radiothérapie. Ils contiennent notamment une sous-population de cellules souches/initiatrices de GBM (GIC) impliquée dans la radio/chimiorésistance et la récidive de ces tumeurs en étant capable de générer la majorité des cellules tumorales plus différenciées. Des études ont montré que les cellules tumorales pourraient avoir la capacité de se dédifférencier et d'acquérir un phénotype plus proche des GIC en réponse à des stress. Notre hypothèse est qu'une telle plasticité pourrait avoir lieu en réponse aux radiations ionisantes (RI) et participer à la récidive rapide de ces tumeurs après thérapie. En effet, j'ai montré que l'exposition de cultures primaires de cellules de GBM établies à partir de résection de patients à une dose infra-toxique et cliniquement relevante de RI potentialise à long terme la réacquisition de caractéristiques associées au phénotype des GIC (auto-renouvellement, expression de marqueurs souches et tumorigénicité). J'ai identifié au cours de ce processus (1) une surexpression de la protéine anti-apoptotique Survivine; dont l'inhibition pharmacologique bloque la plasticité radio-induite, (2) une reprogrammation métabolique précoce et (3) une enzyme impliquée dans l'acidification du pH extracellulaire, qui semble favoriser le processus de dédifférenciation radio-induite. A terme, le ciblage des mécanismes impliqués dans de ce processus adaptif aux RI pourrait contribuer à développer des stratégies thérapeutiques innovantes pour radiosensibiliser ces tumeurs
Glioblastomas (GBM) are some highly lethal brain tumors despite a treatment associating surgical resection and radio-chemotherapy. Amongst these tumors, a subpopulation of radio/chemoresistant GBM stem-like/initiating cells (GIC) appears to be involved in the systematic GBM recurrence through the generation of more differenciated tumoral cells. Recent studies showed that tumor cells may have the ability to dedifferentiate and acquire a GIC phenotype in response to microenvironment stresses. We hypothesized that GBM cells could be subjected to a similar dedifferentiation process after ionizing radiations (IR), then supporting the GBM rapid recurrence after radiotherapy. Indeed, I showed that the exposure of several primo-cultures of differentiated GBM cells isolated from patient resections to a subtoxic and clinically relevant IR dose potentiated the long-term reacquisition of GIC properties (self-renewal ability, expression of stemness markers and tumorigenicity). I also identified during this process (1) an up-regulation of the anti-apoptotic protein Survivin whose pharmacological down-regulation led to a blockade of the IR-induced plasticity, (2) the presence of a metabolic shift occurring quickly after IR and (3) an enzymatic target, which appears to be involved in extracellular acidification under IR and could also potentiate the long term dedifferentiation induced by IR. At term, targeting the mechanisms associated with IR-induced plasticity in order to inhibit the IR-induced adaptive processes will likely contribute to develop some innovating pharmacological strategies for an improved radio-sensitization of these brain tumors

Dans les conditions physiologiques, les mitochondries jouent un rôle fondamental dans la survie, la différentiation et l'état d'activation des cellules, en participant au métabolisme bioénergétique mais aussi à la synthèse des macromolécules, la régulation des voies de signalisation ou le contrôle de l'épigénome. Cet organite est bifonctionnel car son implication est également établie dans la réponse cellulaire au stress ou à des signaux apoptotiques. L'activité mitochondriale est étroitement liée à sa morphologie, qui est contrôlée par un ensemble de protéines impliquées dans le remodelage de son ultrastructure et de sa dynamique fusion/fission. Ces protéines sont cruciales pour l'adaptation de l'activité mitochondriale aux besoins bioénergétique de la cellule. Elles sont également des acteurs clés dans la régulation des processus cellulaires et des voies de signalisation qui nécessitent l'interaction des mitochondries avec d'autres compartiments cellulaires tels que le réticulum endoplasmique.Récemment, une nouvelle classe de protéines façonnant les mitochondries (TRIAP1, CHCHD2, CHCHD3, CHCHD6 et CHCHD10) a été décrite. Ces protéines contiennent un domaine coiled-coil-helix (CHCHD) et sont importées dans l'espace intermembranaire de l'organite grâce à l'activité de la machinerie d'import redox-dépendante Mia40/CHCHD4. Elles représentent des cibles thérapeutiques potentielles car leur expression anormale ou leur activité déficiente est associée à divers types de pathologies humaines telle que les maladies neurodégénératives et le cancer. Au cours de ma thèse je me suis particulièrement intéressée à la protéine TRIAP1 qui est surexprimée dans de nombreux types de cancers. Les expériences d'ARN interférence ou de surexpression de la protéine recombinante, dans un modèle de cancer colorectal, ont montré que l'expression de TRIAP1 favorise la prolifération des cellules et la croissance tumorale. Nos résultats montrent que la déplétion de TRIAP1, altère l'ultrastructure mitochondriale, impacte le profil métabolomique et lipidomique des cellules et engendre une signalisation rétrograde vers le noyau qui modifie le programme d'expression génique. Par ailleurs, nos résultats montrent que la perte de TRIAP1 modifie la réponse des cellules cancéreuses à des conditions de stress métabolique. Dans l'ensemble, nos résultats soulignent l'importance de la protéine TRIAP1 dans la plasticité métabolique des cellules cancéreuses. Une meilleure compréhension des bases moléculaires de l'activité mitochondriale de TRIAP1 dans les cellules cancéreuses permettrait de mieux appréhender l'avantage sélectif qu'apporte sa surexpression aux cellules tumorales
Under physiological conditions, mitochondria play a fundamental role in cell survival, differentiation and activation by participating in bioenergetic metabolism, synthesis of macromolecules, regulation of signaling pathways or control of the epigenome. This organelle is bifunctional as its involvement is also well established in the cellular response to stress or apoptotic signals. The regulation of the mitochondrial activity is closely linked to its morphology, which is controlled by a set of proteins involved in the remodeling of its ultrastructure and fusion/fission dynamics. These proteins are crucial for the adaptation of mitochondrial biogenesis and activity to the bioenergetic needs of the cell. They are also key players in the regulation of cellular processes and signaling pathways that require the interaction of mitochondria with other cellular compartments such as the endoplasmic reticulum.Recently, a new class of mitochondria shaping proteins (TRIAP1, CHCHD2, CHCHD3, CHCHD6 and CHCHD10) was described. These proteins contain a coiled-coil-helix (CHCHD) domain and are imported into the intermembrane space of the organelle through the activity of the redox-dependent Mia40/CHCHD4 import machinery. They represent potential therapeutic targets as their abnormal expression or deficient activity has been associated with various human pathologies such as neurodegenerative diseases and cancer. During my thesis I studied the TRIAP1 protein which is overexpressed in many types of cancers. RNA interference or recombinant protein overexpression experiments , in a colorectal cancer model, showed that TRIAP1 expression promotes cell proliferation and tumor growth. Our results show that TRIAP1 depletion alters mitochondrial ultrastructure, impacts the metabolomic and lipidomic profile of the cells and induces a retrograde signaling to the nucleus that modifies the gene expression program. Furthermore, our results show that loss of TRIAP1 alters the response of cancer cells to metabolic stress conditions. Overall, our results highlight the relevance of TRIAP1 in the metabolic plasticity of cancer cells. A better understanding of the molecular basis of the mitochondrial activity of TRIAP1 in cancer cells should provide a better understanding of the selective advantage that its overexpression provides to tumor cells

Le développement tumoral tel qu'il est récemment modélisé selon le concept des cellules souches cancéreuses (CSC) est un modèle statique dans lequel les CSC seraient les seules responsables de l'émergence, de la résistance aux traitements ainsi que de la récurrence tumorale. Cependant, la biologie du cancer est bien plus complexe et la plasticité des CSC suggère l'existence d'une conversion bidirectionnelle entre les CSC et les non-CSC. Cette thèse vise à élucider les mécanismes par le biais desquels l'autophagie, un processus d'auto-digestion, régit le destin des CSC mammaires et apporte une meilleure compréhension au processus de plasticité. Nos résultats soulignent l'implication de l'autophagie dans le remodelage métabolique en augmentant la glycolyse aux dépens de la phosphorylation oxydative et ceci est accompagné par l'émergence des CSC. En effet, nous montrons que l'Oncostatine M (OSM), une cytokine pro-inflammatoire de la famille de l'IL-6, régule l'autophagie et l'expression de l'hexokinase II (HK II). Cette enzyme, la première de la voie du métabolisme du glucose, est décrite pour jouer un rôle clé dans l'effet "Warburg". Nous montrons que l'invalidation de l'expression de HK II et PI3K/AKT prévient l'induction de la population CSC. De manière originale, nos résultats mettent en évidence un nouveau rôle pour l'autophagie qui confère, par acétylation, une protection à l'HK II contre la dégradation par le protéasome, permettant ainsi de maintenir une glycolyse accrue nécessaire pour l'émergence et le maintien des CSC
Tumor development as recently modelized according to the concept of cancer stem cells (CSCs) is a static model in which CSCs are the only ones responsible for emergence, resistance to treatment and tumor recurrence. However, the cancer biology is complex and the plasticity of CSCs suggests the existence of a bidirectional conversion between CSCs and non-CSCs. This thesis aims to elucidate the mechanisms by which autophagy, a process of self-digestion, governs the fate of breast CSCs and provides a better understanding of the process of plasticity. Our results highlight the involvement of autophagy in metabolic remodeling by increasing glycolysis at the expense of oxidative phosphorylation and this is accompanied by the emergence of CSCs. Indeed, we show that Oncostatin M (OSM), a pro-inflammatory cytokine of the IL-6 family, regulates autophagy and the expression of hexokinase II (HK II). This enzyme, the first of the glucose metabolism pathway, is described to play a key role in the 'Warburg' effect. Here we report that inhibition of HK II and PI3K / AKT prevent the induction of CSC population. Notably, the results presented in this thesis attribute to autophagy a new role which confers, by acetylation, a protection to HK II against the degradation by the proteasome, making it possible to maintain an increased glycolysis required for the emergence and maintenance of CSCs

Les cellules lymphoïdes innées (ILC) représentent une famille de cellules hématopoïétiques récemment identifiée, qui joue un rôle essentiel dans la réponse immunitaire précoce via la production rapide de cytokines. Trois groupes - ou types - d’ILC ont été définis selon l’expression de certaines molécules membranaires ou intracellulaires, ainsi que la production différentielle de cytokines. Les ILC du groupe 1 (ILC1) expriment le facteur de transcription(FT) T-BET et sécrètent des cytokines inflammatoires de la réponse immune de type 1, l’IFN-? et le TNF-?. Les ILC2 sécrètent des cytokines associées à la réponse immune de type 2,notamment l’IL-5 et l’IL-13, et ce de façon dépendante du FT GATA-3. Enfin, les ILC3 se caractérisent par la production de cytokines telles que l’IL-17 et l’IL-22, et expriment le FTROR?t. J’ai étudié en utilisant des techniques de biologie moléculaire et cellulaire, et à partir d’échantillons sanguins et tissulaire de donneurs sains ou de patients atteints de maladies inflammatoires chroniques, la fonction de ces trois groupes d’ILC chez l’homme. Ces travaux ont permis la construction d’un nouveau modèle de développement de ces cellules à partir de précurseurs
Innate lymphoid cells (ILC) represent a novel family of hematopoietic effectors that serve essential roles in early immune response by rapid cytokines production. Three distinct groups of ILC subsets have been described. Group 1 ILC include cytotoxic natural killer (NK) cells and other type-1 cytokines (IFN-? and TNF-?) producing cells that regulated by T-BET. Group 2 ILC (ILC2) express GATA-3 and ROR?, secrete type-2 cytokines, IL-5 and IL-13. Group 3 ILC (ILC3) utilize ROR?t to drive production of the TH17-associated cytokines, IL-17 and/or IL-22. In this thesis, I have performed series of experiments to uncover the developmental pathway and function of human ILC that may allow us to harness ILC in diverse clinical settings. First, I analyzed the phenotypic and functional heterogeneity of human peripheral blood ILC2. I found human IL-13+ ILC2 can acquire the capacity to produce IFN-?, thereby generating ÔplasticÕ ILC2. ILC2 cultures demonstrated that IFN-?+ ILC2 clones could be derived and were stably associated with increased T-BET expression. The inductive mechanism for ILC2 plasticity was mapped to the IL-12/IL-12R signaling pathway and was confirmed through analysis of patients with Mendelian susceptibility to mycobacterial disease (MSMD) due to IL-12R?1 deficiencies that failed to generate plastic ILC2. This IL-13+IFN-?+ ILC2 are detected ex vivo in gut tissues from CrohnÕs patients. Second, I identified and isolated ILC precursors (ILCP) in peripheral blood of healthy donors. This circulating ILCP can give rise to four lineages of mature ILC including cytotoxic NK cells and helper ILC1, 2 and 3 in vitro and in vivo. Transcirptomic and epigenetic analysis showed ILCP have ILC-committed transcription factor profiles but have mature ILC signature locus at the epigenetics poised states. We further identified ILCP in various tissues including fetal liver, cord blood, postnatal lung and tonsil. Our result proposed a new model of ÒILC-poiesisÓ where circulating ILCP serve as cellular substrates to generate mature ILC subsets in tissues. Understanding the role of IL-12 on driving ILC2 to ILC1 plasticity may allow us to target plastic ILC2 in various diseases. The identification and isolation of ILCP from circulating blood allow further transfer into clinical setting for cellular therapy, especially for various diseases that ILC has been shown to be importance including infection, allergy, cancer and metabolic diseases