Dissertations / Theses on the topic 'Protéomique – Dissertations universitaires'

L'électrophorèse bi-dimensionnelle (2D) permet aujourd'hui de séparer plusieurs centaines de protéines sur un gel avec un pouvoir de résolution pouvant atteindre quelques centièmes d'unité pH ; par ailleurs, les techniques de spectrométrie de masse MALDI-TOF (matrixassisted laser desorption/ionization-time of flight) et ESI-MS/MS (electospray ionizationtandem mass spectrometry) fournissent des données de masse et/ou de séquencepeptidique permettant leur identification. Nous avons utilisé cette association analytique pour étudier le contenu protéique global, ou protéome, des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVECs) en primocultures. Ce modèle, bien qu'imparfaitement représentatif de l'endothélium humain in vivo, est très utilisé en recherche et a fortement contribué à l'avancée des connaissances concernant la physiopathologie vasculaire. Près d'un millier de protéines d'HUVECs ont été séparées entre les pH 3 et 10 ; parmi elles, 162, fortement exprimées à pH acide, ont été identifiées. L'étude fonctionnelle de ces identifications a permis, d'une part, de mieux caractériser les cellules endothéliales humaines et a, d'autre part, révélé certaines protéines spécifiques de l'endothélium comme l'endothélial protein disulfide isomérase (endoPDI). L'étude protéomique différentielle des HUVECs traitées par l'étoposide, un anticancéreux inducteur d'apoptose, a montré les modulations d'expression significatives de huit protéines : la cofiline, les GRPs 78 et 94 (glucose regulated proteins), la laminin receptor protein, la valosin containing protein, la protease inhibitor 9, l'apolipoprotéine A1 et la tropomyosine. Ces variations ont confirmé l'implication de la voie mitochondriale dans notre modèle d'apoptose et ont également suggéré celle du réticulum endoplasmique. Enfin, l'étude protéomique des effets du phorbol myristate acétate, un activateur de la protéine kinase C, a montré de nombreuses différences d'expression par rapport à l'état quiescent qui devraient permettre de mieux comprendre les voies biochimiques de la régulation de la protéine anti-apoptotique bcl-2 ainsi que de l'initiation du processus d'angiogenèse. En perspective, ces résultats suggèrent qu'il sera bientôt possible d'identifier des molécules protectrices pour l'endothélium vasculaire et donc bénéfiques pour les patients traités par les chimiothérapies anticancéreuses
In this work, we have carried out the proteomic study of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) using the combination of 2D-electrophoresis, automated trypsin digestion, peptide mass fingerprinting analysis after MALDI-TOF MS and peptide sequencing using nano LC-ESI-MS/MS. The overall functional characterization of the 162 identified proteins from primary cultures of HUVECs confirms the metabolic capabilities of endothelium and illustrates various cellular functions more related to cell motility and angiogenesis, protein folding, anti-oxidant defenses, signal transduction, proteasome and resistance to apoptosis. In comparison with controls cells, the differential proteomic analysis of HUVECs treated by the pro-apoptotic topoisomerase inhibitor etoposide further revealed the modulation of eight proteins namely, GRP78, GRP94, valosin-containing protein, proteinase inhibitor 9, cofilin, 37 kDa laminin receptor protein, bovine apolipoprotein and tropomyosin. These data suggest that etoposide-induced apoptosis of human vascular endothelial cells results from the intricate involvement of multiple apoptosis processes including at least the mitochondrial and the endoplasmic reticulum stress pathways. The presented 2D pattern and protein database,as well as the data related to apoptosis of HUVECs, are available at http://www. Huvec. Com

La stratification du risque des patients atteints d'insuffisance cardiaque (IC) systolique chronique est essentielle afin d'identifier ceux qui pourront bénéficier de stratégies invasives telle que la transplantation cardiaque. En dépit des avancées récentes, cette stratification nécessite d'être encore améliorée. En effet, certains patients caractérisés à faible risque vont décéder précocement ; et inversement, d'autres identifiés à haut risque auront une survie prolongée.Objectif - Notre objectif était d'investiguer la place d'une analyse protéomique du plasma dans la stratification du risque des patients IC et de découvrir des biomarqueurs circulants associés à la mortalité cardiovasculaire précoce de ces patients.Méthodes et résultats - Pour ce faire, nous avons d'abord désigné 2 populations : une population test et une de validation. Ces 2 populations étaient issues de la population INsuffisance CArdiaque (INCA) constituée de l'ensemble des patients référés à notre centre pour une évaluation pronostique extensive d'une IC systolique chronique (FEVG <45%) entre novembre 1998 et mai 2010. Pour la phase test (population cas/témoins), nous avons sélectionné 198 patients entre novembre 1998 et décembre 2005: 99 patients décédés de cause cardiovasculaire dans les 3 ans suivant l'inclusion (cas) ont été comparés à 99 survivants à 3 ans appariés sur l'âge, le sexe et la cause de l'IC (témoins). Pour la phase de validation, nous avons évalué une cohorte de 344 patients consécutifs inclus entre janvier 2006 et mai 2010. Les populations ont été parfaitement caractérisées. La mortalité cardiovasculaire était définie comme un décès de cause cardiovasculaire, une transplantation en urgence (critère United Network for Organ Sharing status 1) ou une assistance cardiaque en urgence.Une analyse protéomique utilisant la technique SELDI-TOF-MS a ensuite été réalisée dans la population test sur des échantillons de plasma prélevés à l'inclusion. Les échantillons ont été déplétés des protéines majoritaires et analysés après randomisation en duplicate en utilisant des puces CM10 (échangeur de cations) et H50 (hydrophobie). Au total, 42 pics m/z étaient différentiellement abondants entre les cas et les témoins et ont été utilisés pour développer des scores protéomiques prédicteurs de la mortalité cardiovasculaire à l'aide de 3 méthodes statistiques de régression : machine à vecteur de support, régression des moindres carrés partiels et régression logistique de Lasso. Les scores protéomiques ont ensuite été testés dans la population de validation et étaient significativement plus élevés chez les patients qui vont décéder dans les 3 ans avec les 3 méthodes. Ces scores protéomiques persistaient associés à la mortalité cardiovasculaire après ajustement sur les facteurs confondants. De plus, l'utilisation de ces scores permettait une amélioration significative de la discrimination des patients IC par rapport à une évaluation pronostique classique selon les index suivants : "integrated discrimination improvement" et "net reclassification improvement".L'étape suivante a été de procéder à la purification et à l'identification des protéines correspondant aux pics m/z différentiellement abondants dans les 2 populations (n=13). Actuellement, nous avons pu identifier plusieurs apolipoprotéines : 14511 CM10-BM (ApoA1), 29024 CM10-BM (ApoA1), 3267 H50-BM (ApoC1), 6416 H50-BM (ApoC1), 6616 H50-BM (ApoC1), 6825 H50-BM (ApoC1), 8764 H50-BM (ApoC3), 9421 H50-BM (ApoC3). ceci a conduit à la quantification de ces apolipoprotéines dans la population INCA par une technique de "mass reaction monitoring".Conclusion - Une analyse protéomique des protéines du plasma semble améliorer la stratification du risque de mortalité précoce chez les patients atteints d’une IC chronique.Perspectives - Des investigations complémentaires sont en cours afin de déterminer l'impact des apoplipoprotéines dans la stratification du risque de ces patients
Risk stratification of patients with systolic chronic heart failure (HF) is critical to better identify those who may benefit the most from invasive therapeutic strategies such as cardiac transplantation. In spite of recent advances, risk stratification of HF patients needs to be further improved. Indeed, there remains variability in the prognosis with some patients who are categorized at low risk but experience early mortality; and conversely, patients categorized as severe but have an unexpectedly prolonged survival. Proteomics has been used to provide prognostic information in various diseases.Aim – Our aim was to investigate the potential value of plasma proteomic profiling for risk stratification in HF and to find new circulating biomarkers that are associated with early cardiovascular mortality of chronic HF patients.Methods and results – For that purpose, we first designed 2 populations: a discovery and a validation population. Both populations issued from the INsuffisance CArdiaque (INCA) cohort, which is constituted of all consecutive patients referred in our institution for extensive prognostic evaluation of systolic chronic HF (LVEF <45%) between November 1998 and May 2010. For the discovery phase (case/control population), we selected 198 patients included between November 1998 and December 2005: 99 patients who died from cardiovascular cause within 3 years after the initial evaluation (cases) were individually matched for age, sex, and HF etiology with 99 patients who were still alive at 3 years (controls). For the validation phase, we evaluated a cohort of 344 consecutive patients included between January 2006 and May 2010. Study populations were carefully phenotyped. Cardiovascular death included cardiovascular-related death, urgent transplantations defined as United Network for Organ Sharing status 1 and urgent assist device implantation. A proteomic profiling using surface enhanced laser desorption ionization - time of flight - mass spectrometry was then performed in the case/control discovery population on plasma samples collected at inclusion. Plasma samples were depleted for major proteins and randomly analyzed in duplicate using CM10 (Weak Cation Exchanger) and H50 (Reverse Phase) proteinchip arrays. Forty two ion m/z peaks were found differentially abundant between cases and controls in the discovery population and were used to develop proteomic scores predicting cardiovascular death using 3 statistical regression methods: support vector machine, sparse partial least square discriminant analysis and lasso logistic regression. The proteomic scores were then tested in the validation population and score levels were significantly higher in patients who subsequently died within 3 years with the 3 methods. Proteomic scores remained significantly associated with cardiovascular mortality after adjustment on confounders. Furthermore, use of the proteomic scores allowed a significant improvement in discrimination of HF patients as determined by integrated discrimination improvement and net reclassification improvement indexes on top of “classic” prognostic evaluation. The next step was the purification and identification of the proteins related to the different m/z peaks (n=13) that were found significantly differentially abundant in both populations. We have currently identified several peaks as apolipoproteins: 14511 CM10-BM (ApoA1), 29024 CM10-BM (ApoA1), 3267 H50-BM (ApoC1), 6416 H50-BM (ApoC1), 6616 H50-BM (ApoC1), 6825 H50-BM (ApoC1), 8764 H50-BM (ApoC3), 9421 H50-BM (ApoC3). This has led to the quantification of these apolipoproteins in the INCA population using mass reaction monitoring technique.Conclusion – Proteomic analysis of plasma proteins may help to improve risk prediction of early mortality in HF patients.Perspectives – Further investigations are ongoing in order to determine the impact of the different apolipoproteins tested in risk stratification of chronic HF patients

La peau humaine se compose de l’épiderme et du derme. Dans l’épiderme, les mélanocytes transfèrent la mélanine aux kératinocytes, protégeant ainsi la peau des effets néfastes des rayons ultraviolets. Au cours de leur transformation en cellules de mélanome, les mélanocytes expriment des facteurs de croissance ou récepteurs d'adhésion qui leur permettent d'interagir avec les fibroblastes et les cellules endothéliales. Ces interactions favorisent la dissémination des cellules tumorales et la formation de métastases. A ce jour aucune thérapie ne s'est avérée efficace pour le traitement du mélanome. Des données de la littérature indiquent que les radeaux lipidiques, microdomaines membranaires riches en lipides et protéines, jouent un rôle important dans la signalisation cellulaire. Nous avons émis l'hypothèse que l'association de certaines protéines aux radeaux lipidiques pourrait jouer un rôle crucial dans la progression du mélanome. Nous donc avons étudié par protéomique le contenu des radeaux lipidiques de lignées cellulaires de mélanome issues de tumeurs à différents stades de la progression et effectué une analyse comparative. Nous avons constaté que 46 protéines étaient exprimées de manière différentielle dans les microdomaines de lignées métastatiques par rapport à des lignées peu ou pas invasives. Nous avons démontré que la Lactadhérine se trouve uniquement dans les microdomaines des cellules métastatiques. La caractérisation de cette protéine nous a permis de montrer qu'une forme tronquée de la protéine était impliquée dans le développement du mélanome primaire chez la souris, ce qui fait de ce variant une cible thérapeutique potentielle pour le traitement du mélanome
Human skin is composed of the epidermis and the dermis separated by a basement membrane. In the basal layer of the epidermis, melanocytes deliver melanin to keratinocytes, thereby protecting the skin from the deleterious effects of ultraviolet light. During their malignant transformation into melanoma cells, melanocytes physically dissociate from keratinocytes and express new growth factors or adhesion receptors, allowing them to interact with cell partners like fibroblasts and endothelial cells. Such interactions promote malignant cells dissemination and metastases formation in distant organs. Up to date, no therapy was successfully used for melanoma treatment. The idea is to assess molecular changes occurring in melanoma cells in order to develop new therapeutic targets. Data in the literature support the role of lipid rafts, specialized membrane microdomains enriched in particular lipids and proteins, in the modulation of important signaling events. We raised the hypothesis that the association of specific proteins with lipid rafts might be relevant to melanoma progression. We investigated by proteomics the lipid raft content of human melanoma cell lines derived from tumors at different stages of the disease and performed a differential analysis. We showed that 46 proteins were up- or down- regulated in lipid rafts of metastatic melanoma cells compared to non-invasive cells. For instance, Lactadherin was found to partition only in microdomains of the metastatic cells. Our characterization of this glycoprotein suggests that a Lactadherin splice form is implicated in primary tumor development and would thus constitute a promising molecular target for melanoma treatment

Introduction. La physiopathologie de la sclérodermie systémique (ScS) et de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) idiopathique n’est pas clairement établie. En recherchant de nouvelles cibles d'auto-anticorps (Ac) de patients, nous avons cherché à améliorer la compréhension de la physiopathologie de ces maladies. Méthodes. Les réactivités de préparations d'immunoglobulines intraveineuses et des IgG sériques de patients ayant une ScS et/ou une HTAP ont été testées en immunofluorescence indirecte, immunoblots 1-D et 2-D sur des extraits protéiques de cellules HEp-2, de fibroblastes, de cellules endothéliales (CE) et de cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), puis identifiées en spectrométrie de masse et analysées à l'aide du logiciel Pathway Studio. Des tests ELISA utilisant des protéines recombinantes et des expériences de contraction des CMLV ont été réalisés. Résultats. Nous avons caractérisé les cibles antigéniques des IgG humaines normales sur des extraits de cellules HEp-2 et de CE. De plus, de nouvelles cibles des Ac anti-nucléaires, impliquées dans la voie du TGF-β, ont été identifiées chez les patients sclérodermiques. Nous avons également détecté des Ac anti-fibroblastes chez les patients présentant une HTAP, et la lamine A/C et la chaîne beta de la tubuline comme cibles des Ac anti-CE. Enfin, nous avons observé que les IgG de patients reconnaissaient les CMLV, reconnaissaient des cibles définies et induisaient la contraction cellulaire. Conclusion. De nouvelles cibles antigéniques des auto-Ac ont été identifiées au cours de la ScS et de l’HTAP, ce qui pourrait permettre de développer de nouveaux outils diagnostiques, pronostiques et/ou thérapeutiques
Introduction. Pathophysiology of systemic sclerosis (SSc) and idiopathic pulmonary arterial hypertension (PAH) is not clearly established. By identifying new targets of auto-antibodies from patients, we tried to better understand the pathophysiology of these conditions. Methods. Reactivities contained in intravenous immunoglobulin preparations and of serum IgG from patients with SSc and/or PAH were tested by indirect immunofluorescence, 1-D and 2-D immunoblots on HEp-2 cell, fibroblast, endothelial cell (EC) and vascular smooth muscle cell (VSMC) protein extracts, then identified by mass spectrometry and analysed using Pathway Studio software. ELISA using recombinant proteins and VSMC contraction assays were performed. Results. We characterized target antigens of normal human IgG on HEp-2 cell and EC protein extracts. In addition, new target antigens of anti-nuclear antibodies, involved in TGF-β pathway, were identified in patients with SSc. We also detected anti-fibroblast antibodies in the serum of patients with PAH, and lamin A/C and tubulin beta chain were identified as targets of anti-EC antibodies. Finally, we demonstrated that serum IgG from patients recognized VSMC, recognized well-defined targets and led to cellular contraction. Conclusion. New target antigens of auto-antibodies were identified in patients with SScand/or PAH, that could allow the development of diagnostic, prognostic and/or therapeutic tools

Toxoplasma gondii est un parasite protozoaire intracellulaire obligatoire, responsable d'une infection cosmopolite très répandue, la toxoplasmose. Les différents schémas de traitement de la toxoplasmose reposent sur l'association de la pyriméthamine et d'un sulfamide qui agissent en synergie pour bloquer la voie de synthèse des folates. Cependant des échecs thérapeutiques ont été rapportés dans la littérature, et trois souches naturellement résistantes à la sulfadiazine, TgA 103001 (Type I), TgH 32006 (Type II) et TgH 32045 (Type II variant), ont été décrites. Notre travail a porté sur l'étude des mécanismes de résistance à la sulfadiazine chez T. gondii. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à l'implication des gènes cibles, dhps et dhfr, ainsi que les ABC transporteurs TgABC.B1, TgABC.B2, TgABC.C1 et TgABC.C2 dans la résistance à la sulfadiazine chez T. gondii. Cependant aucun polymorphisme ni surexpression de ces gènes n'a pu être relié aux mécanismes de résistance. Nous avons ensuite comparé les protéomes des souches naturellement résistantes aux protéomes des souches sensibles RH (Type I) et ME-49 (Type II) par DIGE. Parmi les 31 protéines différentiellement exprimées entre souches sensibles et résistantes, quatre protéines, ROP2, MIC2, ENO2 et IMC1, nous ont semblé intéressantes. Afin de s'affranchir des variations liées aux différences de fond génétique des souches, les souches sensibles RH et ME-49 ont été rendues résistantes in vitro à la sulfadiazine par pression médicamenteuse croissante, résistance validée in vitro grâce à la mise au point d'un nouveau test de chimiosensibilité. Nous avons ensuite, par 2-DE, comparé les protéomes des souches de type II sensible (ME-49), et résistantes (ME-49-RSDZ et TgH 32006) sans identifier le ou les candidat(s) impliqué(s) dans la résistance médicamenteuse. Cependant, l'analyse des souches ME-49 sensible et ME-49-RSDZ résistante, par microarrays, nous a permis d'identifier une cible appartenant à la voie de synthèse des folates : la folylpolyglutamate synthase
Toxoplasma gondii is an obligate intracellular protozoan parasite responsible of a widespread infection, toxoplasmosis. Treatment options for toxoplasmosis are generally limited to combinations of sulfonamide and pyrimethamine which have a synergistic action on T. gondii folate synthesis by inhibiting two major enzymes: dihydropteroate synthase (DHPS) and dihydrofolate reductase (DHFR). However treatment failures have been reported, and three naturally sulfadiazine resistant strains, TgA 103001 (Type I), TgH 32006 (Type II) and TgH 32045 (Type II variant), have been described. In this work, we studied resistance mechanisms to sulfadiazine on T. gondii. We are interested, in a first time, on the involvement of target genes, dhps and dhfr, and ABC transporters, TgABC.B1, TgABC.B2, TgABC.C1 and TgABC.C2, in the sulfadiazine resistance on T. gondii. However, neither polymorphisms nor overexpression of these genes has been linked to resistance mechanisms. Then, we compared proteomes of naturally resistant strains to sensitive strains RH (Type I) and ME-49 (Type II) by DIGE. Among the 31 proteins differentially expressed between sensitive and resistant strains, four proteins, ROP2, MIC2, ENO2 and IMC1, seemed to be interesting. In order to avoid variations due to differences from genetic background, sensitive strains RH and ME-49 have been made resistant in vitro by gradual increase in sulfadiazine concentration. This resistance was checked in vitro by the development of a new chemosensitivity assay. We compared then, by 2-DE, proteomes of the type II strains, sensitive (ME-49) and resistant (ME-49-RSDZ and TgH 32006), without identifying candidates implicated in sulfadiazine resistance mechanisms. However, analysis of the sensitive strain ME-49 and the resistant strain ME-49-RSDZ, by microarrays, allowed us to identify a candidate belonging to folate synthesis pathways: folylpolyglutamate synthase

Grâce au séquençage des génomes et aux progrès de la spectrométrie de masse, l'analyse protéomique se révèle un outil puissant pour l'identification des protéines. Les techniques telles que l'électrophorèse bidimensionnelle, la spectrométrie de masse et la bioinformatique constituent les clés d'une approche nommée " méthodologie classique de la protéomique ". La recherche en protéomique évolue de plus en plus vers la caractérisation de protéines issues de mélanges complexes, avec pour but de mieux comprendre les systèmes biologiques, les interactions entre protéines, ainsi que leurs fonctions. Deux méthodes d'ionisation sont mises en oeuvre dans le cadre des études de biologie structurale : le MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization) et l'électronébulisation (ESI, Electrospray Ionization). Ces deux techniques possèdent l'avantage d'être suffisamment douces pour ioniser et amener à l'état gazeux des macromolécules biologiques (protéines et des acides amines). La technique protéomique a été mise au point lors de ce travail de thèse, au sein du Laboratoire de Spectrométrie de Masse de l'Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN, CNRS, Gif-sur-Yvette). Ainsi, plusieurs collaborations ont été engagées, qui font intervenir des compétences pluridisciplinaires. Dans une première partie sera décrite l'étude de complexes purifiés selon le protocole TAP. Cette méthodologie a permis la description de nouvelles sous-unités du snRNP U2, ainsi que l'identification d'un nouveau complexe, RES, impliqué dans le processus d'épissage alternatif. La caractérisation d'un complexe ultime (Dcs1 et Dcs2) de dégradation des ARNm a été réalisée. Dans un deuxième temps, la protéomique différentielle a été mise à profil dans le but de mieux appréhender la pathogenèse de la Mucoviscidose. Un élément fondamental a ainsi été révélé : la sous expression de l'Annexine 1, protéine critique du processus anti-inflammatoire/protecteur, et cruciale pour maintenir l'homéostasie et la réparation des tissus après un épisode inflammatoire. Un autre objectif d'étude a consisté en l'identification d'une nitro-réductase issue d'une souche de Bacillus sp. Cette enzyme s'avère capable de réaliser une double réduction du groupement nitro du 3,5-DNBTF. En fin, le dernier chapitre concerne le traitement par plasma froid à pression atmosphérique d'une protéine modèle : le lysosyme. Cette étude a permis d'identifier une modification chimique spécifique des résidus aminés tryptophane. L'ensemble de ces résultats illustre l'importance, dans des domaines très variés, de la protéomique ciblée.

Il a été montré que le diabète augmentait l'expression des CYP 2E1 et 2B1 de rat au niveau ARN et protéines. Cette élévation a été attribuée à une stabilisation des ARNm et peut être inversé par un traitement quotidien à l'insuline. En utilisant une lignée d'hépatome de rat, il a été précédemment montré au laboratoire que cette hormone agissait par un mécanisme post-transcriptionnel en diminuant la durée de vie des messagers des CYP2E1 et 2B1 de rat. Nous avons entrepris d'identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu dans cette régulation. En utilisant des protéines cytoplasmiques provenant de cellules d'hépatome de rat traitées ou non avec l'insuline (10-7 M) et l'ARNm entier des CYP2E1 ou 2B1 marqué au 32P comme sonde, nous avons, par des expériences de protection à la RNase T1, mis en évidence un complexe majoritaire ARN/protéines. Grâce aà des fragments de ces ARNm puis des expériences de compétition avec des oligonucléotides antisens complémentaires, le site de liaison des protéines a été localisé pour chacun des CYP sur une séquence de 16 nucléotides, présentant entre-elles une homologie de 80%. . . .

L'invasion de l'hôte par un pathogène induit une réponse immunitaire innée qui aboutit à l'activation cellulaire, à une réaction inflammatoire et parfois à l'initiation d'une immunité acquise. Des différences fondamentales existent dans l'organisation de la réponse immune innée à un pathogène, d'une cellule , d'un organe, ou d'un individu à l'autre. L'organisation de la réponse immune innée en réponse à l'invasion bactérienne, parasitaire ou fongique nécessitent la coopération du récepteur de type Toll 2 (TLR2) avec TLR1 ou TLR6 et la formation de complexes d'activation dans les radeaux lipidiques, qui déterminent une réponse spécifique et adaptée au pathogène. Cependant, les mécanismes de rapprochement moléculaire et la régulation des voies de signalisation impliqués dans la réponse inflammatoire sont encore mal compris. L'objectif de ce travail était d'investiguer les mécanismes impliqués dans la reconnaissance et la signalisation via TLR2, ainsi que dans la variabilité du phénotype inflammatoire. Par une méthode d'analyse protéomique différentielle, nous avons étudié la composition moléculaire du complexe d'activation et les modifications post-traductionnelles en fonction du dimère de TLR2 engagé. Cette approche a permis d'identifier et caractériser le rôle de la tyrosine kinase Lyn et d'IMPDHII dans la régulation de la signalisation de TLR2. Enfin, dans une approche translationnelle nous avons étudié le rôle d'un polymorphisme du gène IRAK1, dont la protéine est en aval de la majorité des TLRs, dans la variabilité du phénotype chez des patients septiques. Ce travail introduit des perspectives nouvelles sur l'organisation, la régulation et la variabilité de la réponse immunitaire innée
Host invasion by micro-organisms induces an innate immune response that leads to cell activation, inflammation and potentially to the initiation of an adaptative response. Major differences are found within the organisation of innate immune responses depending on the pathogen, the invaded cell-type and the host itself. Initiation and organisation of innate immune responses facing bacteria, parasites, or fungi need the cooperation of Toll-like receptor 2 (TLR2) with TLR1 or TLR6, and multimolecular complexes in lipid rafts that determine a specific response. However, our understanding of molecular interactions within lipid rafts remains cryptic. Specifically, little is known regarding the composition of signaling complexes induced by distinct pathogens and the activation mechanisms involved in the initiation and regulation of a potent inflammatory response. The aim of this research project was to investigate the mechanisms involved in recognition and signaling downstream TLR2, and factors that account for variability of the inflammatory phenotype. For this purpose, we established a differential proteomic strategy to identiy the composition of TLR2 activation cluster and post-translationnal modifications of proteins after the recruitment of TLR2 dimers to lipid rafts. This approach enabled us to identify tyrosine-kinase Lyn and IMPDHII as essential regulators of TLR2 signaling. In a translational approach, we studied the effect of an haplotype of IRAKI gene, which codes for a key signaling protein downstream TLRs, on clinical variability in patients with septic shock. Our results provide new insights in ogranisation, regulation and variability of innate imune response

Des anticorps anti-CE (AECA) ont été identifiés dans un large éventail de maladies auto-immunes et/ou inflammatoires systémiques, en particulier dans la sclérodermie systémique (ScS), dans l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) idiopathique (HTAPi) et dans les vascularites systémiques, notamment dans l’artérite à cellules géantes (maladie de Horton). Ces anticorps peuvent jouer un rôle pathogène en activant les CE et en entrainant leur apoptose en particulier au cours de la ScS. Dans la première partie de ce travail, nous nous sommes intéressés aux cibles des AECA. A l’aide d’une technique d’immunoblot en 2 dimensions utilisant des extraits protéiques totaux de CE de veine ombilicale humaine normale (HUVEC) suivie d’une analyse en spectrométrie de masse, nous avons étudié et identifié les cibles des AECA naturels contenus dans des préparations d’IgG humaines normales, les immunoglobulines intraveineuses (IVIg). De façon intéressante, très peu de ces antigènes avaient été précédemment rapportés comme étant des cibles des IgG auto-réactives naturelles et/ou contenues dans les IVIg. Dans un second temps, nous avons étudié les profils de réactivité des IgG sériques de patients ayant une ScS avec ou sans HTAP, une HTAPi ou une maladie de Horton et nous avons pu identifier des cibles antigéniques des AECA spécifiques de chacune de ces maladies. Parmi les cibles antigéniques les plus pertinentes identifiées dans chaque pathologie on trouve: la phosphoglycérate mutase 1 et la vimentine dans la ScS, les peroxyredoxines 1 et 2 dans la ScS avec HTAP, la profiline-1 dans l’HTAPi et la lamine A/C et la vinculine dans la maladie de Horton. Dans une deuxième partie de ce travail, nous avons étudié les protéomes de différents types de CE afin de déterminer si l’origine des CE influence leur reconnaissance par les AECA. Nous avons utilisé la technique «2-Dimensional Differential In Gel Electrophoresis» (2D-DIGE) pour comparer les protéomes de 4 donneurs caucasiens différents d’HUVEC et de cellules de microcirculation de peau (HMVEC-D) et de poumon (HMVEC-P) et nous avons trouvé des différences importantes d’expression des protéines entre les HUVEC et les CE de microcirculation. Dix-sept et 114 protéines avaient une expression différente d’un rapport d’au moins 1,5 entre les HUVEC et les HMVEC-P et entre les HUVEC et les HMVEC-D, respectivement. Un grand nombre de ces protéines était impliqué dans la prolifération et la survie des CE. En se servant du logiciel «Ingenuity» et des réseaux d’interaction de protéines qu’il a générés à partir des protéines différemment exprimées entre les HUVEC et les HMVEC-D, nous avons trouvé que 57% de ces protéines ont la capacité d’interagir avec l’acide rétinoïque et/ou avec le Transforming growth factor-beta, ce qui suggère une réponse différente de ces 2 types de CE en présence de chacune de ces molécules. Puis, en utilisant une technique d’immunoblot quantitatif en une dimension nous avons trouvé que les profils de réactivité des IgG sériques de patients atteints de ScS diffèrent selon le type de CE utilisé, HUVEC ou HMVEC-D. Au total, nous avons identifié des nouvelles cibles antigéniques des AECA dans la ScS, l’HTAPi et la maladie de Horton, la plupart d’entre elles étant impliquée dans le cycle et la survie cellulaires. Nous avons de plus démontré que les protéomes des CE de macrocirculation et de microcirculation diffèrent significativement et influencent la fonction et la reconnaissance immune des CE
The endothelium is composed of a thin layer of cells that lines the interior surface of blood vessels, thus forming an interface between circulating blood in the lumen and the rest of the vessel wall. These cells, named endothelial cells (EC), line the entire circulatory system, from the heart to the smallest capillaries. EC differ, depending on the vessel type where they are located. Anti-EC antibodies (AECA) were identified in a large panel of systemic auto-immune and/or inflammatory diseases, particularly in systemic lupus erythematosus, anti-phospholipid syndrome, systemic sclerosis (SSc), idiopathic pulmonary arterial hypertension (iPAH) and systemic vasculitis. These antibodies are able to activate EC and induce apoptosis, particularly in SSc. In the first part of this work, we were interested in the identification of target antigens of AECA in vascular inflammatory or autoimmune diseases. Using a 2-dimensional immunoblotting technique on total protein extracts of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) followed by mass spectrometry, we identified target antigens of AECA in normal human polyclonal IgG preparations, intravenous immunoglobulins (IVIg). Interestingly, very few of these antigens had previously been reported as targets of normal human self-reactive IgG and or detected in IVIg preparations. In addition, we investigated the reactivity profiles of serum IgG of patients with SSc with or without PAH, with iPAH or with giant cell arteritis (GCA) and we were able to identify specific target antigens of AECA in each of these conditions. Thus, we identified phosphoglycerate mutase 1 and vimentin in patients with SSc, peroxyredoxins 1 and 2 in SSc patients with PAH, profilin-1 in patients with iPAH and lamin A/C and vinculin in patients with GCA. In the second part of this work, we studied the proteomes of different types of EC to determine if the EC type can influence the recognition of these cells by AECA. We used the “2 Dimensional-Differential In Gel Electrophoresis” (2D-DIGE) to compare proteomes of 4 different caucasian donors HUVEC, pulmonary human microvascular EC (HMVEC-P) and dermal human microvascular EC (HMVEC-D) and found important differences between HUVEC and microvascular EC. Seventeen and 114 proteins showed at least a 1. 5 fold change expression between HUVEC and HMVEC-P and between HUVEC and HMVEC-D, respectively. A number of these proteins were involved in the proliferation and survival of EC. “Ingenuity” analysis showed that 57% of the 114 proteins differentially expressed between HUVEC and HMVEC-D were involved in susceptibility to retinoic acid and/or transforming growth factor-beta, which suggests that these 2 types of EC respond in a different manner in the presence of each of these molecules. Then, using a one-dimensional immunoblotting technique on HUVEC and HMVEC-D protein extracts, we found that reactivity profiles of serum IgG of patients with SSc differ between HUVEC and HMVEC-D. Overall, we were able to identify new target antigens of AECA in patients with SSc, iPAH or GCA. Most of these target antigens are involved in cell cycle and survival. However, the pathogenic role of these AECA needs further investigations. In addition, we have observed important differences between proteomes of macrovascular and microvascular EC and provided evidence that these differences influence EC function and immune recognition

Notre équipe vient de découvrir une méthode originale d’obtention d’extraits de Bacteroides thetaiotaomicron (E) qui préserve sa viabilité. Après culture anaérobie de ce commensal intestinal en milieu gélosé pauvre en facteurs de croissance, puis exposition à l’air, la bactérie semble posséder et générer dans E tout l’équipement de détoxication des espèces réactives de l’oxygène in vitro. Il laisse alors augurer d’un pouvoir thérapeutique à visée anti-inflammatoire.Objectifs et méthodes : Le but est d’abord de caractériser E, aux plans glucidique, lipidique et protéique. Dans ce dernier cas, il s’agit de séparer les protéines produites par la bactérie vivante et contenues dans E par électrophorèse bidimensionnelle et de les identifier par la technique des cartes peptidiques massiques. Les gels (n≥6) sont traités statistiquement (PDQuest®, Bio-Rad). Pour mieux localiser ces protéines dans la bactérie, elles sont comparées avec celles obtenues par destruction de B. thetaiotaomicron et identifiées dans la fraction cellulaire relative à la membrane bactérienne externe. Un travail de microscopie électronique est aussi entrepris pour visualiser les éventuels évènements intervenant pendant l’extraction.Le but est alors de vérifier, in vitro, l’effet antioxydant de l’extrait bactérien standardisé et d’en contrôler l’innocuité en modèles cellulaires utilisant le granulocyte neutrophile. L’effet thérapeutique anti-inflammatoire est ensuite recherché chez l’animal. L’action de E est d’abord évaluée en modèle murin d’inflammation cutanée auriculaire induite par dépôt de chlorure de benzalkonium, sous anesthésie générale. Des témoins positifs et négatifs de traitement et d’autres ne subissant pas d’irritation sont testés en parallèle. L’épaisseur des oreilles est mesurée toutes les heures pendant 5 h et des coupes histologiques d’oreilles, effectuées au bout de 2 h chez certains animaux. Deux colorations différentes permettent alors d’évaluer la quantité de mastocytes dégranulant localement.L’action de E, administré par voie intra-rectale (IR), est ensuite testée chez des souris subissant les premières phases d’un processus inflammatoire, en modèle de colite aiguë. Celle-ci est induite per os par du dextran sulfate sodium (DSS) ; elle évolue sur 8 jours. Sont considérés en parallèle des témoins positifs et négatifs de traitement et d’autres ne subissant pas de colite. Des scores cliniques et des scores histologiques de sévérité sont établis tous les jours de l’expérience. Des marqueurs de l’inflammation sont suivis dans les tissus murins après autopsie des animaux. [...]
Our team had discovered a new method to obtain extracts of Bacteroides thetaiotaomicron (E) which preserved its viability. This intestinal symbiont was anaerobically grown on an agar medium poorly supplemented in growth factors. After exposure to air, the bacterium seemed to possess and generate in E all the equipment able in vitro to detoxify reactive oxygen species. It let us expect a therapeutic power referred to anti-inflammatory properties.Objectives and methods: The aim was first to characterize E, in terms of carbohydrates, lipids and proteins. To achieve this last-mentioned goal, proteins contained in E coming from living bacteria were separated by two-dimensional electrophoresis and identified by the peptide mass fingerprinting technique. The gels (n ≥ 6) were statistically analyzed (PDQuest®, Bio-Rad). To find the origin of these proteins in bacteria, they were compared with those obtained by destruction of B. thetaiotaomicron (BT) and identified in the cell fraction containing the bacterial outer membrane proteins. Electron microscopy work was also undertaken to visualize any event occurring during extraction.The antioxidative effect of standardized E extracts was checked in vitro. E safety was also controlled in cell models using polymorphonuclear neutrophils. An E anti-inflammatory effect was then searched in animal models. E was first evaluated using a skin irritation mouse model. Inflammation was induced by benzalkonium chloride on ears of anesthetized mice. Positive and negative controls were treated in parallel. The ear thickness was measured every hour for 5 h and histological ear sections were performed after 2h for some animals. Two different staining methods enabled the enumeration of degranulating mast cells in ear sections.The effect of the bacterial extract was next tested locally by intrarectal (IR) instillations in mice undergoing the early stages of inflammation in a dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. This acute model evolved over 8 days. In parallel, positive and negative animal controls underwent or not the colitis and were treated or not. Clinical and colonic histological severity scores were daily determined. Inflammation markers were measured in mouse colonic tissues after animal autopsy. [...]

Cholangiocarcinoma (CC) is a rare but fatal primary liver cancer and accounts for an estimated 15% of primary liver cancer worldwide. It is associated with high mortality due to the lack of established diagnostic approaches. Autoantibodies can be used clinically as diagnostic markers for early cancer detection of cholangiocarcinoma. Studies, indicating the presence of auto-antibodies (AAbs) in CC have not been reported yet. No immunological biomarker, correlated to the disease, has been identified. The objective of our study was to identify cellular proteins from liver tissues (tumoral and non tumoral) and cholangiocarcinoma cell lines which could be recognized by antibody of CC patients. We used serological proteome analysis (SERPA) technique which leads us to suggest some molecules as potential biomarkers for the early diagnosis of CC. Proteins from different origins were 2DE separated: CCSW1 and CCLP1 tumor cell lines, five different samples of hepatectomies for CC with respect to their tumoral and non-tumoral counterparts and a normal liver from amyloid neuropathy. Sera from 13 CC patients and a pool of 10 healthy subjects were probed on immunoblot performed with these different separations. Comparison of immunoblotting patterns given by patient's sera compared to patterns given by controls allowed to define immunoreactive spots of interest and those reacting with more than one-third of sera were identified by orbitrap type mass spectrometry. In this way we identified 10, 11, 9, 14 and 16 proteins from CCSW1, CCLP1, tumor part, non-tumor counterpart and normal liver antigenic extracts respectively. Different patterns of reactivity were observed according to sera on the same antigenic extract, and for a same serum, according to the antigenic extract, even though few common patterns were also observed. This widespread of reactivity is not unusual and reported earlier in several studies of this sort. It is indicated that a single AAb have an ability to identify only a small proportion of patient. For this reason, several antibodies in combination must be used to ensure sensitivity and specificity of assays used in the daily clinic.Identified proteins were then categorized by gene ontology analysis by which they fall into three main groups; biological process and molecular functions, protein class and molecular pathway and cellular component, according to the Panther classification. By Gene Ontology classification, two different patterns of targeted antigens were observed. The vast majority of targeted-proteins with catalytic activity were found in normal liver or non-tumor specimens. The second pattern was mainly represented by targeted proteins categorized as structural proteins extracted from CC cell lines and tumor tissues. Proteins identified with catalytic activity were: alpha-enolase, fructose biphosphate aldolase B and glyceraldedyde 3-phosphate dehydrogenase; which were reactive with more than 50% of CC sera. Proteins identified with structural activity, and detected with high rates by using cell lines and tumor tissues, were: vimentin, prelamine A/C, annexin A2 and actin; reactivity of each protein was higher than 62% with CC sera. Serotranferrin, identified under the category of transfer/carrier proteins, recognized by 100% of CC sera by using tumor tissues.High sensitivity and specificity is a prime requisite of AAbs that might be used as CC biomarkers for CC diagnosis. Most of the AAbs detected in this study had previously been reported in other cancers and auto-immune disorders. Hence it is essential to prove the specificity of antigenic proteins, a combination of various antigens therefore needs to be tested to enable the development of new biomarkers for the diagnosis and prognosis of CC.In conclusion, the proposed potential biomarkers need to be tested in a variety of different combinations with a panel of significant number of patients and using the most appropriate substrate defined during this study.

La littérature indique que les miARN sont régulés à plusieurs niveaux de leur biogenèse et de leur activité. Cependant, il existe très peu d’information concernant la régulation de la stabilité des miARN. Le projet de thèse a consisté à étudier la dégradation spécifique d’un miRNA cellulaire (miR-27) induite par un transcrit viral (m169) au cours de l’infection par le cytomégalovirus murin (MCMV). Ce miARN est déstabilisé par un mécanisme moléculaire appelé ‘target-RNA directed miRNA degradation’ (TDMD). En suivant deux grands axes de recherche j’ai entrepris : premièrement l’étude et la caractérisation des déterminants moléculaires et des facteurs cellulaires impliqués dans le mécanisme de TDMD ; puis dans un second temps, la mise en place d’une approche protéomique permettant l’identification des partenaires de la protéine AGO2 potentiellement impliqué dans le TDMD dans des cellules infectées ou non par le MCMV
Several regulatory mechanisms have been uncovered at every level of the biogenesis and the activity of miRNAs. However, there is less information about the regulation of the stability of miRNAs. The PhD project entailed the study of a process, which specifically enables the degradation of a cellular miRNA (miR-27) induced by a viral transcript (m169) during an infection by the mouse cytomegalovirus (MCMV). This miRNA is destabilized by a process called ‘target-RNA directed miRNA degradation’ (TDMD). I first undertook the study and the characterization of the molecular determinants and the cellular factors implicated in TDMD. Moreover, I started to set up a protocol in order to identify AGO2 partners of viral or host origin during MCMV infection, which would potentially be implicated in TDMD

Chez les mammifères l’initiation de la traduction et, plus particulièrement, la formation du complexe eIF4F, est principalement régulée par la protéine kinase TOR (Target of rapamycin). Cette voie de régulation fait intervenir les protéines 4E-BP (eIF4E-binding proteins) dont l’activité est modulée par la phosphorylation par TOR. Sous leur forme non-phosphorylée, les 4E-BP se lient au facteur d’initiation eIF4E, empêchent son recrutement dans le complexe eIF4F et inhibent ainsi l’initiation de la traduction. Phosphorylées par TOR, les 4E-BP perdent leur affinité pour eIF4E et sont remplacées par eIF4G ce qui active la traduction. La régulation de l’initiation de la traduction par TOR via 4E-BP a été bien décrite dans plusieurs modèles eucaryotes, tels que la levure, les insectes et les mammifères, mais reste encore obscure chez les plantes. Les recherches réalisées au cours de ma thèse ont permis l’identification de deux protéines homologues de 4E-BP chez Arabidopsis. Ces protéines, que nous avons appelées ToRP1 et ToRP2 (TOR Regulatory Proteins), sont caractérisées par la présence d’un motif consensus indispensable pour la liaison à eIF4E, et qui existe chez les protéines 4E-BP des mammifères ainsi que chez eIF4G et eIFiso4G d’Arabidopsis. La protéine ToRP1 est capable d’interagir spécifiquement avec eIF4E, mais aussi avec TOR via son extrémité N-terminale en système double-hybride de levure. ToRP1 et ToRP2 ont également été caractérisées comme étant des cibles directement phosphorylées par TOR chez Arabidopsis. Deux sérines, en position 49 et 89 dans la protéine ToRP1, ont été identifiées comme des sites potentiels de cette phosphorylation. De plus, l’état de phosphorylation de ces sites affecte l’interaction avec eIF4E en système double-hybride de levure. Par ailleurs, des plants d’Arabidopsis déficients en ToRP1 et ToRP2 renforcent la traduction strictement coiffe-dépendante de l’ARNm CYCB1;1, alors que la surexpression de ToRP1 ou de ToRP2 réprime sa traduction. Ces résultats suggèrent donc que les protéines ToRP, identifiées chez Arabidopsis, sont de nouvelles cibles directes de TOR, qui, par leur phosphorylation, régule l’initiation de la traduction coiffe-dépendante
The target of rapamycin (TOR) is an evolutionarily conserved kinase that is a critical sensor of nutritional and cellular energy and a major regulator of cell growth. TOR controls cap-dependent translation initiation, in particular the assembly of the eIF4F complex, by modulating the activity of eIF4E-binding proteins (4E-BPs). In their unphosphorylated state 4E-BP proteins sequester eIF4E and repress translation. Upon phosphorylation by TOR, 4E-BPs have a low affinity binding to eIF4E and are replaced by eIF4G thus activating translation initiation. 4E-BPs have been discovered in yeast and mammals but remain to be obscure in plants. Here, we identified and characterized two Arabidopsis proteins termed TOR Regulatory Proteins (ToRPs 1 and 2) that display some characteristics of mammalian 4E-BPs. ToRP1 and ToRP2 contain a canonical eIF4E-binding motif (4E-BM) found in mammalian 4E-BPs and Arabidopsis eIF4G and eIFiso4G. ToRP1 interacts with eIF4E, and, surprisingly, the N-terminal HEAT domain of TOR in the yeast two-hybrid system. ToRP1 and ToRP2 are highly phosphorylated at several phosphorylation sites in TOR-dependent manner in planta. Two of these phosphorylation sites have been identified as—S49 and S89—their phosphorylation status modulates ToRP1 binding to eIF4E in the yeast two-hybrid system. In plant protoplasts, ToRP2 can function as translation repressor of mRNAs that are strictly cap-dependent. Our results suggest that ToRPs can specifically bind the Arabidopsis cap-binding proteins (eIF4E/eIFiso4E) and regulate translation initiation under the control of TOR

BIN1 est une protéine qui tubule les membranes. Elle est composée de plusieurs domaines : un domaine BAR, qui lie les membranes et possède une propriété de tubulation; un motif PI qui lie les phophoinositides et est uniquement exprimé dans le muscle squelettique; un domaine CLAP qui lie la clathrin et AP2 et qui n'est présent que dans les isoformes de BIN1 exprimées dans le cerveau; un domaine MBD impliqué dans la liaison à c-Myc; et un domaine SH3 impliqué dans les interactions avec les protéines riches en prolines. BIN1 est une protéine ubiquitaire, et l'organe où elle est le plus fortement exprimée est le muscle squelettique. Il a été montré que des mutations dans l'amphiphysine 2/BIN1 causent une myopathie centronucléaire récessive (ARCNM, OMIM 255200). Les mutations trouvées chez les patients sont réparties dans tous les domaines de la protéine, et deux d'entre elles aboutissent à un codon stop prémature dans l'exon 20, dernier exon de la protéine. Le motif PI, codé par l'exon 11, est régulé positivement pendant la myogenèse. Le but de cette recherche était de mieux comprendre le rôle de BIN1 dans le muscle sain et dans le cas de myopathie centronucléaire. Nous avons donc utilisé la technique de recombinaison homologue ciblée dans les cellules ES pour générer deux lignées de souris knockout: BIN1 exon 11 (délétion de l'exon 11) et BIN1 exon 20 (délétion de l'exon 20). La délétion de l'exon 20 détruit le domaine SH3, qui permet l'interaction de BIN1 avec différentes protéines, dont la dynamine 2, et induit une baisse considérable de l'expression de BIN1 au niveau protéique. Les délétions totales et spécifiques du muscle de l'exon 20 provoquent une létalité périnatale. Nous avons observé une perturbation de l'organisation des tubules T chez les souris KO, ce qui montre l'importance de BIN1 pendant la biogenèse des tubules T. Cependant, l'induction de la délétion chez la souris adulte n'a affecté ni la fonction ni l'organisation du muscle. Pour comprendre le rôle du motif PI, qui est spécifique du muscle, nous avons caractérisé les souris BIN1 KO exon 11. Même à 12 mois, la fonction du muscle n'était pas compromise chez ces souris. En revanche, nous avons observé des problèmes de régénération du muscle squelettique. Ce travail révèle, qu'in vivo, BIN1 est nécessaire pour la biogenèse des tubules T, mais pas indispensable pour le maintien du muscle. D'autre part, le domaine PI, spécifique du muscle, est impliqué dans la régénération musculaire. Sa function dans les muscles est régulée finement par l’expression de différentes isoformes et par des interactions intra-moléculaires. Comprendre ces caractéristiques nous aiderait à développer de nouvelles thérapies pour les patients atteints de ARCNM et de MD
BIN1 is a membrane tubulating protein and it consists of the BAR domain which binds membranes and has tubulating property; the PI motif which binds phosphoinositides and is expressed only in skeletal muscle; the CLAP domain binds clathrin and AP2 and is present exclusively in brain isoforms of BIN1; the MBD is involved in c-Myc binding and the SH3 domain is involved in interactions with prolin-rich proteins. BIN1 is an ubiquitously expressed protein with the highest expression in skeletal muscle. Mutations in amphiphysin 2 / BIN1 were found to cause autosomal recessive centronuclear myopathy (ARCNM, OMIM 255200). Mutations in patients were found in all the protein domains and include two mutations leading to a premature stop codon in the last exon 20. The PI motive, encoded by exon 11, is upregulated during myogenesis. The aim of this research was to better understand the role of BIN1 in healthy muscle and in the pathology of CNM. For this purpose, by using targeted homologous recombination in ES cells, we generated two knockout mouse models: BIN1 exon 11 and BIN1 exon 20, with exon 11 and 20 deleted, respectively. The deletion of exon 20 disrupts the SH3 domain, involved in interactions with different proteins, amongst which is dynamin 2 and induced a considerable loss of the total BIN1 protein expression. The total and muscle specific deletions of exon 20 were perinatally lethal. A disrupted T-tubules organization was observed in knockout mice, showing an importance of BIN1 during the T-tubule biogenesis. Interestingly, deletion induced in adult mice did not affect muscle function and organization. In order to understand the role of the muscle specific PI motif, we characterized the BIN1 exon 11 KO mice. Even at 12 months of age the muscle function in mice was not compromised by this deletion. However, further examination showed impairment of skeletal muscle regeneration. This work revealed that in vivo, BIN1 is necessary during the T-tubules biogenesis and dispensable for muscle maintenance, whereas the skeletal muscle specific PI motif of BIN1 is involved in muscle regeneration. Its function in muscle is tightly regulated by isoform switch and intramolecular binding. Understanding these features will help us step forward towards successful therapy in ARCNM and MD patients

La voie de l’ARN interférence (ARNi), en particulier celle des siRNA, constitue la défense antivirale majeure chez les plantes,les nématodes et les insectes. Le génome de l’organisme modèle Drosophila melanogaster code pour trois protéines, Dcr-­‐2, AGO2 et R2D2, indispensables à cette voie. Les mouches mutantes pour une de ces trois protéines sont plus susceptibles et succombent plus rapidement aux infections virales comparées aux mouches sauvages. Beaucoup d’études biochimiques ont permis d’obtenir une image assez précise de la fonction moléculaire de ces trois protéines in vitro. Cependant, plusieurs études in vivo ont révélé une réalité plus complexe, probablement liée à l’association de ces molécules avec des cofacteurs. Ce manuscrit décrit les approches adoptées afin d’identifier les partenaires protéiques de la voie des siRNA et d’étudier leurs rôles, notamment dans un contexte infectieux. Dcr-­‐2, AGO2 et R2D2 ont été étiquetés par génie génétique avec un tag de 16 acides aminés, reconnu par la biotin-­‐ligase BirA, qui permet leur biotinylation après leurs transfections dans les cellules S2. Les cellules transfectées ont été ensuite soumises à différentes infections virales,notamment avec le virus C de la Drosophile (DCV) (Dicistroviridae), le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) (Rhabdoviridae) ou le Flock House virus (FHV) (Nodaviridae). Les cellules ont été ensuite lysées au pic de l’infection et les complexes protéiques purifiés et analysés par spectrométrie de masse.[...]
Fighting viral infections is hampered by the scarcity of viral targets and their variability resulting in development of resistance. Viruses depend on cellular molecules for their life cycle, which are attractive alternative targets, provided that they are dispensable for normal cell fonctions. Using the mode! organism Drosophila melanogaster, we identify the ribosomal protein RACK1 as a cellular factor required for infection by the internai ribosome entry site (IRES) containing virus Drosophila C virus (DCV). We further demonstrate that inhibition of RACK1 in human liver cells impairs hepatitis C virus (HCV) IRES-mediated translation and infection. Inhibition of RACK1 in Drosophila and hurnan cells does not affect cell viability and proliferation, and RACK1-silenced adult flies are viable, indicating that this protein is not essential for general translation. Our findings demonstrate a specific function for ribosomal protein RACK 1 in selective mRNA translation and uncover a promising targe! for the development of broad antiviral intervention

L’enzyme Activation-induced cytidine deaminase (AID) initie la diversification des immunoglobulines (Ig) par l’induction de dommages à l’ADN. Alors que les lésions induites aux gènes des Ig sont cruciales pour l’établissement de réponses immunes hautement spécifiques et adaptées, ce même type de lésions provoquées ailleurs dans le génome contribue à la transformation cellulaire et à l’apparition de cancer. Les mécanismes impliqués dans la protection de l’intégrité génomique des cellules B restent à définir. D’une part, nous avons développé une approche de protéomique locus-unique en couplant une technique d’identification de protéine par biotinylation de proximité avec l’outil d’édition du génome CRISPR/Cas9. Cette technique innovante, dont nous avons fait la preuve de principe pour des loci abondants, pourra être utilisée pour identifier le protéome des différentes cibles génomiques d’AID. D’autre part, nous avons caractérisé le rôle de Parp3, Parp9 et Med1, identifiées comme partenaires d’AID, éclairant ainsi les mécanismes qui contrôlent l’activité d’AID et la réparation des lésions induites par AID lors de la diversification des Ig
Activation-induced cytidine deaminase (AID) initiates immunoglobulin (Ig) diversification by inducing DNA damage. While on-target lesions are crucial for mounting highly specific and adaptive immune responses, off-target lesions contribute to malignant cell transformation. Despite its implications, the events following AID recruitment that enforce genome integrity in B cells remain poorly defined. It is not understood why multiple non-Ig loci bound by AID are not mutated or why AID-induced DNA lesions may lead to mutations or DNA breaks. To address this question, we developed a single-locus proteomic approach coupling proximity-dependent protein identification and genome editing (CRISPR/Cas9) to identify and compare the proteins recruited at individual genomic loci bound by AID. We performed the proof of principle of this innovative tool by identifying the proteome of abundant genomic loci. On the other hand, we functionally characterized Parp3, Parp9 and Med1, identified as AID partners, revealing novel mechanisms that tightly control AID activity and DNA repair during Ig diversification

Chez les plantes, les protéines à centre fer-soufre (Fe-S) sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires (e.g. photosynthèse, respiration). La maturation de ces protéines nécessite la synthèse de novo des centres Fe-S à l’aide de machineries d’assemblage spécifiques. Les plantes possèdent trois machineries d’assemblage nommées SUF, ISC et CIA, dédiées à la maturation des protéines plastidiales, mitochondriales et nucléaires ou cytosoliques, respectivement. Lors de la maturation des protéines mitochondriales, un centre [2Fe-2S] est initialement assemblé sur la protéine d’échafaudage ISU puis transféré vers les apoprotéines cibles à l’aide de chaperons et de diverses protéines de transfert. Si ces étapes semblent suffisantes pour la maturation de protéines incorporant des centres [2Fe-2S], un couplage réductif de deux centres [2Fe-2S] est nécessaire pour la maturation des protéines de type [4Fe-4S]. Cette conversion nécessite des protéines de transfert et un donneur d’électrons, potentiellement la même ferrédoxine que celle qui agit déjà lors des étapes précoces pour la réduction du soufre. En combinant des approches moléculaires, biochimiques et génétiques, l’implication des protéines de transfert NFU et ISCA et des ferrédoxines mitochondriales (mFDX) dans les étapes tardives de transfert et de conversion a été explorée au cours de cette thèse chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Des expériences de complémentation en levure ont démontré que les protéines NFU et ISCA de plantes peuvent assurer les mêmes fonctions que leurs orthologues respectifs, suggérant que ces étapes tardives ont été conservées. Cependant, contrairement à la levure, l’analyse de lignées n’exprimant pas les deux protéines NFU indiquent qu’elles sont essentielles pour le développement de l’embryon. Au niveau moléculaire, les analyses effectuées à l’aide d’approches in vivo et/ou in vitro ont permis d’identifier une interaction entre ISCA1a ou ISCA1b et ISCA2, NFU4 et NFU5 mais aucune interaction avec les deux mFDX dont le rôle dans les dernières étapes d’assemblage des centres Fe-S reste donc incertain. La formation d’holo-hétérocomplexes entre ISCA1 et ISCA2 a été confirmée par co-expression chez E. coli et purification des protéines recombinantes. Globalement, en associant la littérature à propos de la machinerie ISC et les résultats obtenus, le modèle qui ressort est que des hétérocomplexes ISCA1/2 agiraient immédiatement en amont des protéines NFU qui permettraient a minima la maturation des centres [4Fe-4S] de la lipoate synthase. Ce seul partenaire pourrait expliquer en grande partie la létalité d’un mutant nfu4 x nfu5 car l’activité de plusieurs protéines centrales pour le métabolisme mitochondrial dépend de l’acide lipoïque
In plants, iron-sulfur (Fe-S) proteins are involved in crucial processes such as photosynthesis and respiration. The maturation of these proteins requires the de novo synthesis of their Fe-S clusters through dedicated assembly machineries. Plants have three Fe-S cluster assembly machineries, namely SUF, ISC and CIA, devoted to the maturation of plastidial, mitochondrial and nuclear or cytosolic proteins, respectively. During the mitochondrial Fe-S protein maturation, a [2Fe-2S] cluster is first assembled on the ISU scaffold protein then transferred to target proteins with the help of chaperones and various transfer proteins. If these steps are sufficient for the maturation of [2Fe-2S] proteins, a reductive coupling process of two [2Fe-2S] clusters is required for the maturation of [4Fe-4S] proteins. This conversion needs transfer proteins and an electrons donor, potentially the same ferredoxin which acts during the first step of the Fe-S cluster biogenesis for sulfur reduction. By combining molecular, biochemical and genetic approaches, the involvement of NFU and ISCA transfer protein and mitochondrial ferredoxin (mFDX) in the late transfer and conversion steps has been explored during this PhD project by using the Arabidopsis thaliana plant model. Yeast complementation experiments have demonstrated that plant NFU and ISCA proteins have functions similar to their respective orthologs, suggesting that these late steps are conserved. However, unlike yeast, the characterization of nfu mutant lines indicates that both proteins are essential for early embryonic development. At the molecular level, in vivo and in vitro approaches have shown an interaction between ISCA1a or ISCA1b and ISCA2, NFU4 and NFU5 but no interaction with the two mFDX whose participation in the late steps remains uncertain. The formation of ISCA1-ISCA2 holo-heterocomplexes has been confirmed by co-expression in E. coli and purification of recombinant proteins. Overall, the literature and results obtained here highlight a model where ISCA1/2 heterocomplexes would act immediately downstream of NFU proteins which would a minima allow [4Fe-4S] cluster maturation of the lipoate synthase. This sole partner could primarily explain the lethality of a nfu4 x nfu5 double mutant because the activity of several proteins central for the mitochondrial metabolism depends on lipoic acid

L’acide rétinoïque (AR) agit via des récepteurs nucléaires (RAR) qui sont des facteurs de transcription inductibles par le ligand. Il active aussi des cascades de kinases qui ciblent les RAR et modulent leur activité transcriptionnelle. Cependant, l’ensemble des protéines phosphorylées en réponse à l’AR de même que les conséquences des dérégulations du « kinome » sur les effets l’AR et le fonctionnement des RAR demeurent mal connus. J’ai comparé les effets de l’AR sur le phosphoprotéome de deux lignées de cellules de cancer du sein : MCF7, qui est sensible à l’AR, et BT474, qui surexprime le récepteur a activité tyrosine kinase erbB-2 et est résistante à l’AR. De nombreuses différences ont été observées avec des répercussions sur l’expression des gènes de même que sur la phosphorylation, le recrutement aux promoteurs des gènes cibles et la dégradation de RAR alpha par le protéasome. J’ai aussi montré que la dégradation de RAR alpha met en jeu TRIM24 qui contrôle sa déubiquitination
Retinoic acid (RA) acts by binding to specific nuclear receptors (RARs), which are ligand-dependant transcription factors. RA also has non-genomic effects and activates kinase cascades that target RARs and modulate their transcriptional activity. However, the proteins that are phosphorylated in response to RA remain to be identified. The consequences of dysregulations of the "kinome" on the non-genomic effects of RA and on RAR function also require further investigation. I compared the effect of RA on the phosphoproteome of two breast cancer cell lines: MCF7, which is RA-sensitive, and BT474, a RA-resistant cell line that overexpresses the receptor tyrosine kinase erbB-2. Multiple differences were observed with consequences on gene expression as well as on phosphorylation, recruitment on target genes promoters and RARalpha degradation by the proteasome. In the context or RARalpha degradation, I showed the involvement of TRIM24 which controls RARα deubiquitination

Nos travaux sur 26 gènes de la famille des WDR a permis d’en identifier sept (Atg16l1, Coro1c, Dmxl2, Herc1, Kif21b, Wdr47, Wdr89) associés à des anomalies cérébrales majeures. Cette grande famille de protéines reste pourtant peu explorée quant à ses rôles dans le développement du système nerveux central. Nous avons choisi d’étudier WDR47, dont la fonction est totalement inconnue en dépit d’une très grande similarité structurale avec LIS1, protéine à l’origine de la lissencéphalie. En combinant trois modèles expérimentaux (souris, siRNA et levure), nous avons démontré que Wdr47 est essentiel pour la survie de l’organisme et est impliqué dans la coordination motrice et le maintien de l’homéostasie énergétique avec une origine probablement centrale. Au niveau cellulaire, Wdr47 assure un rôle clé dans la dynamique des microtubules et la stabilisation du cône de croissance au travers d’interaction protéiques avec Reelin et SCG10. En outre, Wdr47 est aussi impliqué dans la prolifération neuronale et la macroautophagie. Ces résultats ont permis d’établir un lien de causalité entre une duplication de 200 kb contenant Wdr47 et des troubles de coordination motrice et une obésité hyperphagique chez un jeune patient
WD40-repeat (WDR) proteins are one of largest eukaryotic family, however little is known about their role in neurodevelopment. We investigated 26 WDR genes, and found 7 (Atg16l1, Coro1c, Dmxl2, Herc1, Kif21b, Wdr47, Wdr89) with a major impact in brain structure when inactivated in mice. We chose WDR47 for further investigation, as it is a completely unknown protein that shares striking domain similarity with LIS1. Using three independent model systems (mice, siRNA and yeast), we found an essential role of Wdr47 in survival, and key neuronal processes involving microtubule dynamics such as proliferation, autophagy and growth cone stabilization. Next we identified Reelin and superior cervical ganglion 10 (SCG10) as top interacting proteins of WDR47. Interestingly, a 200-kb duplication encompassing WDR47 was linked to poor coordination in one patient, recapitulating mouse behavioural anomalies. Together our data help unravel for the first time a key role of Wdr47 in brain

Les dépôts intracellulaires de la protéine Tau agrégée sont la caractéristique commune des tauopathies, une famille de maladies neurodégénératives dont fait partie la maladie d’Alzheimer. Alors que les isoformes de Tau contenant trois (3R) ou quatre (4R) domaines de liaison aux microtubules sont retrouvées à des niveaux similaires dans le cerveau des individus sains, elles diffèrent au sein des inclusions intracellulaires en fonction des tauopathies. Notre étude repose sur l’identification de déterminants structuraux communs et distincts de fibres de Tau 3R et 4R. Pour cela deux approches de protéomique structurale complémentaires ont été mises au point à partir de fibres de Tau 1N3R et 1N4R produites in vitro. La première stratégie, reposant sur l’utilisation de protéolyses ménagées, nous a permis d’identifier les fragments protéolytiques qui composent un « code-barre » moléculaire propre à chaque assemblage. La seconde stratégie a utilisé un marquage chimique covalent des lysines accessibles suivi de l’analyse qualitative et quantitative des acides aminés marqués par spectrométrie de masse. Nous avons ainsi pu montrer que la partie N-terminale de la protéine était accessible au sein des fibres 1N3R et 1N4R tandis que la région C-terminale de la protéine est protégée pour Tau 1N3R et accessible au solvant pour Tau 1N4R. Nos résultats ouvrent la voie à de nouveaux outils moléculaires pour discriminer les tauopathies
Intracellular deposits of Tau protein aggregates are the common hallmark of tauopathies, a range of neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease. Levels of tau with three (3R) or four (4R) microtubule binding repeats are found similar in the normal adult brain, whereas they differ in neuropathological intracellular Tau inclusions, according to the type of tauopathy. Our study consists of the identification of common and different structural molecular determinants of 3R and 4R Tau fibrils. To this end, two proteomic approaches were optimized using 1N3R and 1N4R recombinant fibrils. The first strategy, using limited proteolysis, allowed us to identify the proteolytic fragments composing the molecular “bar-code” for each type of fibril. The second strategy we optimized used chemical covalent surface labelling of accessible lysines, and qualitative and quantitative analysis of the biotinylated residues using mass spectrometry. We show that, while the N-terminal part of the protein remains accessible within 1N3R and 1N4R fibrils, the C-terminal region is protected within 1N3R yet solvent accessible for 1N4R assemblies. Our results pave the way to new molecular tools to discriminate tauopathies

L'objectif de mon travail fut de valider et d'optimiser la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF pour l'identification et la classification d'un ensemble de bactéries pathogènes ou opportunistes chez l'homme, en enrichissant une base de données et en testant la robustesse de la méthode, afin d'obtenir une méthode rapide fixe et fiable d'acquisition de résultats. Les différents résultats obtenus ont permis la validation de la technique comme outil d'identification bactérienne fiable en routine. Elle permet désormais de caractériser les mélanges de deux bactéries voir même la différentiation d'espèces très proches comme les Shigella spp et E. coli. Nous avons montré que la technique sera encore améliorée par un outil supplémentaire de comparaison des souches pour une veille épidémiologique "en temps réel", sans investissement supplémentaire, en permettant plusieurs types d'économie. Elle apporte un gain réel dans la prise en charge du patient et le choix éclairé des antibiotiques testés pour l'antibiogramme. La technique peut aussi constituer un outil alternatif de sérotypage.

Notre génome est continuellement endommagé par des agents provoquant des lésions de l’ADN. Les cassures doubles brins de l’ADN (CDBs) sont les lésions les plus dangereuses. En effet, une CDB mal réparée peut mener à des aberrations de l’ADN pouvant conduire à l’apparition d’un cancer. Dans le but d’éviter les effets délétères des CDBs, nos cellules ont développé une voie de signalisation, nommée réponse aux dommages de l’ADN (RDA), permettant la détection des cassures et l’activation des points de contrôle du cycle cellulaire afin d’arrêter le cycle pendant la réparation des CDBs. Une des caractéristiques principales de la RDA est l’accumulation d’un grand nombre de facteurs sur l’ADN autour de la cassure, formant un foyer visible en microscopie. Cependant, l’efficacité de réparation de l’ADN est entravée par la structure condensée de la chromatine environnante. Les mécanismes de réparation de l’ADN surmontent ce problème en recrutant de nombreuses protéines permettant le réarrangement de la chromatine afin de faciliter la réparation. Le but de mon travail de thèse est d’identifier de nouvelles protéines impliquées dans le remodelage de la chromatine autour des CDBs. D’une part nous avons pour but d’identifier le protéome complet d’un foyer de réparation de l’ADN grâce à la technique PICh (Proteomics of Isolated Chromatin loci). D’autre part, nous étudions le rôle de l’oncoprotéine SET/TAF-1β, que nous avons identifié lors d’un criblage siRNA réalisé dans le but de découvrir de nouveaux facteurs chromatiniens impliqués dans la réparation des CDBs
Various DNA damaging agents, that can cause DNA lesions, assault constantly our genome. The most deleterious DNA lesions are the breaks occurring in both strands of DNA (Double stand breaks: DSBs). Inefficient repair of DSBs can lead to aberrations that may induce cancer. To avoid these deleterious effects of DSBs, cells have developed signalling cascades which entail detection of the lesions and spreading of the signal that leads to arrest in cell cycle progression and efficient repair. A major characteristic of DNA damage response (DDR) is the accumulation of a vast amount of proteins around the DSBs that are visible in the cell as DNA damage foci. However, efficient DNA repair is hampered by the fact that genomic DNA is packaged into chromatin. The DNA repair machinery overcomes this condensed structure to access damaged DNA by recruiting many proteins that remodel chromatin to facilitate efficient repair. The aim of my PhD work is to identify novel proteinsinvolved in the DDR and/or the remodelling of chromatin surrounding DSBs. On one hand, we take advantage of the PICh (Proteomics of Isolated Chromatin loci) technique and we aim to identify the entire proteome of DNA repair foci. On the other hand, we study the role of the oncogene SET/TAFIβ, a major hit of a siRNA screen performed to identify novel chromatin related proteins that play role in repair of DSBs

The import of yeast tRNALys (tRK1) into human mitochondria in the presence of cytosolic extract suggests that human cell possesses machinery for tRK1 import. Here, we show that precursor of mitochondrial lysyl-tRNA synthetase (preKARS2) interact with tRK1 and its derivatives containing tRK1 import determinants, and facilitates their import into isolated mitochondria and in vivo, when preKARS2 was overexpressed or downregulated. tRK1 import efficiency increased upon addition of glycolytic enzyme enolase, previously found as an actor of RNA import in yeast. We found that tRK1 and its derivatives translocate into mitochondrial matrix in polynucleotide phosphorylase (PNPase) dependent manner. Furthermore, a point mutation preventing trimerization of PNPase affect import of 5S rRNA and MRP RNA into mitochondria and subsequently mitochondrial translation. Overexpression of the wild-type PNPase induced an increase of 5S rRNA import into mitochondria and rescued translation.

Les poly (ADP-ribose) polymérases dépendantes de l’ADN (PARPs) PARP1, PARP2 et PARP3 agissent comme des détecteurs de cassures d'ADN signalant des dommages à l'ADN. Lors de la détection des dommages à l'ADN, ces PARPs utilisent le nicotinamide adénine dinucléotide comme substrat pour synthétiser un monomère ou un polymère d'ADP-ribose (MAR ou PAR, respectivement) attaché de manière covalente au résidu accepteur des protéines cibles. Récemment, il a été démontré que les protéines PARP1–3 peuvent directement ADP-ribosyler les cassures d'ADN en attachant les oligomères MAR et PAR aux phosphates terminaux.Néanmoins, peu de choses sont connues sur les mécanismes régissant la reconnaissance et la spécificité du substrat de PARP1, qui représente la majeure partie de l'activité de PARylation cellulaire, ainsi que sur les protéines responsables de la détection et de l'élimination des adduits d'ADN ADP-ribosylés et son rôle dans une multitude de processus cellulaires. Dans cette étude, nous avons caractérisé de manière détaillée la spécificité du substrat (ADN) de PARP1 et des mécanismes de la PARylation de l'ADN. Nous avons montré que le résidu phosphate 3'-terminal aux extrémités des cassures de l'ADN double brin servait de site accepteur majeur pour la PARylation catalysée par PARP1 en fonction de l'orientation et de la distance entre les cassures du brin d'ADN dans une seule molécule d'ADN. De plus, une préférence pour l’ADP-ribosylation des molécules d'ADN contenant du phosphate 3'-terminal a été observée par rapport à l'auto-ADP-ribosylation de PARP1, et un modèle de modification de l'ADN par PARP1 a été proposé. Des résultats similaires ont été observés avec l’enzyme PARP1 recombinante purifiée et des extraits provenant des cellules HeLa. Ainsi, les effets biologiques de l’ADP-ribosylation médiée par PARP peuvent dépendre fortement de la configuration des cassures complexes des brins d'ADN. De plus, nous avons élaboré une nouvelle approche permettant d’identifier et valider les protéines responsables de la détection («readers») ou de l'élimination («erasers») des adduits ADN- ADP-ribose. Nos données protéomiques ont révélé que les adduits de l'ADN MARylé modulaient sélectivement la reconnaissance de l'ADN par un grand nombre de protéines impliquées dans différentes voies de signalisation cellulaire. Environ 90 protéines, y compris des complexes protéiques, ont été sélectionnées comme lecteurs («readers») potentiels d'adduits ADN-MARylé. Le rôle de l'ADP-ribosylation de l’ADN dans la jonction d'extrémités non homologues (NHEJ) a été partiellement caractérisé dans une étude in vitro. Nous avons démontré que l'ADP-ribosylation de l’extrémité de la cassure double brin («DSB») peut conduire à l'inhibition de la réparation de la DSB bout franc par la voie NHEJ canonique si elle n'est pas éliminée par la glycohydrolase PARG. Au contraire, la présence d'une coupure («nick») proximale avec un site apurinique / apyrimidinique stabilisé conduit à une efficacité NHEJ accrue, apparemment de manière indépendante de l'ADP-ribosylation. Enfin, nous avons recherché de nouveaux inhibiteurs de PARP1, PARP2 et PARP3 parmi les dérivés de 1,4-dihydropyridine, ayant une capacité de liaison à l'ADN. Nos résultats ont révélé que certains analogues de NAD + pourraient être utilisés par les PARPs pour la modification de l'ADN conduisant à la stabilisation des adduits MARylés et PARylés correspondants, en raison de leur résistance à l'activité d'hydrolyse des PARG. Ensemble, ces données mettent en évidence la pertinence physiologique et les résultats biologiques possibles de l’ADP-ribosylation de l’ADN catalysée par les protéines PARPs, tels que la fourniture d'une référence stable de l'emplacement d'une cassure du brin d'ADN sur une carte de chromatine, le recrutement de protéines de réparation de l'ADN et l'inhibition du mécanisme NHEJ toxique
DNA-dependent poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs) PARP1, PARP2 and PARP3 act as DNA break sensors signaling DNA damage. Upon detecting DNA damage, these PARPs use nicotine adenine dinucleotide as a substrate to synthesize a monomer or polymer of ADP-ribose (MAR or PAR, respectively) covalently attached to the acceptor residue of target proteins. Recently, it was demonstrated that PARP1–3 proteins can directly ADP-ribosylate DNA breaks by attaching MAR and PAR moieties to terminal phosphates. Nevertheless, little is still known about the mechanisms governing substrate recognition and specificity of PARP1, which accounts for most of cellular PARylation activity, as well, about proteins responsible for detection and removal of ADP-ribosylated DNA adducts and its role in multitude of cellular processes.In this study we provide a detailed characterization of PARP1 DNA substrate specificity and mechanisms of DNA PARylation. We showed that the 3′-terminal phosphate residue at double-strand DNA break ends served as a major acceptor site for PARP1-catalysed PARylation depending on the orientation and distance between DNA strand breaks in a single DNA molecule. Moreover, a preference for ADP-ribosylation of DNA molecules containing 3′-terminal phosphate over PARP1 auto-ADP-ribosylation was observed, and a model of DNA modification by PARP1 was proposed. Similar results were obtained with purified recombinant PARP1 and HeLa cell-free extracts. Thus, the biological effects of PARP-mediated ADP-ribosylation may strongly depend on the configuration of complex DNA strand breaks. Furthermore, we elaborated a new research technique to identify and validate proteins responsible for ADP-ribose-DNA adducts detection (“readers”) or removal (“erasers”). Our proteomic data revealed that MARylated DNA adducts selectively modulated DNA recognition of a large number of proteins involved in different cellular pathways. About 90 proteins including protein complexes were selected as potential MAR-DNA adduct readers. The role of DNA ADP-ribosylation in non-homologous end-joining (NHEJ) was partially characterized in an in vitro study. We demonstrated that ADP-ribosylation of DSB terminus can lead to inhibition of blunt DSB repair by canonical NHEJ if not removed by PARG glycohydrolase. Contrary, presence of a proximal nick with a stabilized apurinic/apyrimidinic site leads to increased NHEJ efficiency, apparently in ADP-ribosylation-independent manner. Finally we searched for novel PARP1, PARP2 and PARP3 inhibitors among derivatives of 1,4-dihydropyridine with DNA binding capacity. Our results revealed that some of NAD+ analogues analogs could be used by PARPs for DNA modification leading to stabilization of corresponding MARylated and PARylated adducts due to their PARG hydrolysis activity resistance. Taking together, these data highlight the physiological relevance and possible biological outcomes of PARP-catalyzed DNA-ADP-ribosylation such as providing a stable benchmark of the location of a DNA strand break on a chromatin map, recruitement of DNA repair proteins and inhibition of the toxic NHEJ