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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 24-10-2023
Duot Matthieu
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Le cristallin permet à la lumière de se focaliser sur la rétine. Son opacification due à l'âge, à des facteurs environnementaux ou à certaines variations génétiques provoque une cataracte pouvant conduire à une cécité. Le contrôle post-transcriptionnel exercé par la protéine de liaison à l'ARN CELF1 est critique pendant le développement du cristallin. Au cours de ma thèse, j'ai identifié les cibles ARN de CELF1 dans le cristallin afin de comprendre les régulations post-transcriptionnelles qu'elle exerce et les causes de la cataracte observée en absence de cette protéine. J'ai d'abord mené une analyse transcriptomique par RNA-seq sur des cristallins de souris nouveau-nées pour décrire à l'échelle globale les perturbations transcriptomiques qui se produisent dans le cristallin déficient en CELF1. J'ai ensuite recherché les ARN dont l'épissage alternatif est régulé par CELF1 dans le cristallin. Dans ce but, j'ai intégré différentes approches omiques: profilage d'expression par RNA-seq, et identification des sites de liaison de CELF1 sur ses ARN ligands par iCLIP-seq. J'ai ainsi notamment démontré que CELF1 contrôle l'épissage alternatif de sept ARNm codant des protéines associées au cytosquelette: Ablim1, Ctnna2, Clta, Ywhae, Septin8, Sptbn1 et Ank2. Enfin, j'ai caractérisé un nouveau modèle d'organoïde de cristallin qui peut reproduire certains processus du développement du cristallin. Ce modèle pourrait être un outil précieux pour la communauté de recherche sur le cristallin.
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Approche biophysique du vivant
/ 07-12-2022
D’Augustin de Bourguisson Ostiane
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L’ADN est constamment soumis à de nombreux stress, menaçant son intégrité et, par conséquent, le bon fonctionnement cellulaire. Pour y faire face, la cellule dispose de tout un arsenal de voies de réparation. L’une des altération du génome les plus fréquentes est l’oxydation de la guanine en 8-oxoguanine (8-oxoG). La 8-oxoG possède un fort potentiel mutagène du fait de son appariement préférentiel avec l’adénine au lieu de la cytosine lors de la réplication. Ainsi, elle doit être détectée et réparée à temps pour éviter la fixation dans le génome de mutation par transversion G:C vers T:A. Cette lésion appairée à une cytosine est détectée et excisée par la 8-oxoguanine ADN-glycosylase (OGG1), ce qui initie la réparation par excision de base. Si le fonctionnement d’OGG1 a été largement étudié in vitro et que de nombreuses données structurales sont disponibles, très peu d’études se sont penchées sur la dynamique de cette protéine au sein du noyau cellulaire. Le but de ma thèse était donc de caractériser la dynamique de recherche de la 8-oxoG par OGG1 et d’identifier les éléments (résidus ou fonctions) régulant cette dynamique. Ainsi, j’ai pu montrer que l’interaction avec l’ADN était un élément majeur de la recherche de la 8-oxoG par OGG1, et que muter les résidus impliqués dans l’interaction avec l’ADN perturbait la dynamique d’OGG1 et sa capacité à trouver et exciser la 8-oxoG. De même, la reconnaissance de la 8-oxoG, mais également celle de la cytosine lui faisant face, jouent toutes deux un rôle important dans le fonctionnement de l’ADN-glycosylase et son recrutement à la zone de dommages. Enfin, le motif NNN, très conservé mais très peu caractérisé jusqu’ici semble être essentiel à l’association spécifique avec la 8-oxoG mais pas à la dynamique de recherche.
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Biologie
/ 30-09-2013
El Dika Mohammed
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L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la régulation de la phase M du cycle cellulaire. Nos expériences ont été effectuées dans des extraits acellulaires d’embryons de Xenopus laevis. Tout d'abord, nous montrons que le moment de l'entrée en phase M est précisément déterminé par un équilibre entre l'activité de la protéine kinase CDK1 et l’activité d’une protéine phosphatase sensible à l'acide okadaïque, PP2A. Nous montrons également le rôle de la protéine CDC6 dans la régulation de l'entrée dans la première phase M embryonnaire. En effet, CDC6 inhibe CDK1 et à travers cette action régule la dynamique de cette kinase lors de l'entrée et de la progression en phase M. Ces résultats mettent en évidence un nouveau contrôle qui précise le moment du clivage embryonnaire. Ce contrôle joue un rôle clé dans la coordination entre les mécanismes de régulation du cycle cellulaire et le programme de développement de l'embryon.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 30-09-2021
Esmangart de Bournonville Thomas
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Les épithélia sont des tissus de l’organisme, jouant un rôle de barrière contre l’extérieur et impliqués dans le développement, la morphogénèse et la réparation tissulaire grâce à la division cellulaire. Ils sont composés de différentes cellules polarisées qui forment des jonctions bicellulaires (BCJ) dites adhérentes (AJ) ou septées (SJ) ainsi que des jonctions tricellulaires (TCJ) au contact de trois cellules. De récentes études démontrent que les TCJs sont impliquées dans de nombreux processus intervenant dans la division cellulaire, la régulation de cellules souches ou encore la tumorigénèse. Curieusement, les TCJs demeurent méconnues. J’utilise le notum de Drosophile, un épithélium monocouche, en combinaison avec des outils génétiques, d’imagerie et de biophysique pour étudier l’homéostasie des TCJs. Quatre protéines transmembranaires sont reportées enrichies aux TCJs : Sidekick (Sdk) dans le plan des AJs ; Gliotactine (Gli), Anakonda (Aka) et M6 dans le plan des SJs. J’ai caractérisé leur dynamique d’assemblage dans la division et démontré que M6 et Aka étaient les pièces maîtresses des TCJs en recrutant Gli. Cette dernière, bien que non nécessaire à la présence d’Aka à la TCJ, la stabilise. J’ai ensuite observé que la perte d’intégrité de la TCJ conduit à des déformations des SJs entraînant un défaut majeur de l’intégrité de l’épithélium. A l’inverse, la spécificité de localisation des protéines de la TCJ est régulée par l’intégrité des SJs. En parallèle, j’ai également remarqué que la perte d’intégrité de la TCJ entraîne un enrichissement d’E-Cadhérine et d’acto-myosine tout comme la perte de protéines des pSJs. De plus, j’ai pu observer que ces défauts étaient accompagnés d’agrégats des protéines ESCRT HRS et Shrub ainsi qu’un enrichissement de Crumbs au niveau apical de la cellule. De plus, enlever la protéine Aka conduit à un défaut d’établissement de la nouvelle jonction cellulaire lors de la division. Ce travail de thèse a donc permis de comprendre le lien qui existe entre la TCJ, les pSJs et AJs au sein du notum et comment des défauts dans un certain plan jonctionnel conduisent à des problèmes généralisés dans la cellule.
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Génétique, génomique, bioinformatique
/ 20-12-2021
Gaboriaud Julia
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Au cours de la réplication de l'ADN, le génome est susceptible d’être altéré. L'initiation de la synthèse de l'ADN à partir des origines de réplication est donc fortement régulée, et des déficiences dans cette régulation contribuent à des pathologies telles que le cancer. Ces mécanismes de contrôle impliquent aussi une organisation spatiale et temporelle de la réplication, appelée programme de réplication (RP). Cependant, alors que le RP est apparu comme une caractéristique conservée de l'organisation du génome chez les eucaryotes, nous ne comprenons toujours pas les aspects clés des mécanismes qui établissent l'organisation de la réplication de l'ADN. Des travaux récents de mon équipe ont exploré comment le RP est établi, se focalisant sur la kinase dépendante de cyclines (CDK) qui contrôle la prolifération. Ces études ont démontré que l'extension de la phase G1 induite par des modulations de l'activité CDK conduit à des altérations du RP le long des chromosomes. Fort de ces découvertes, mon projet de thèse étudie donc ce couplage intime entre le cycle cellulaire et le RP. Profitant d'un système unique dans la levure de fission qui permet un contrôle précis de l'activité CDK, j'ai étudié l'impact de la modification de la progression du cycle cellulaire sur les étapes initiales clés de l'initiation de la réplication. Mes résultats ont montré que l'extension de G1 conduit à une redistribution de la liaison du "Origin Recognition Complex" (ORC) et du complexe pré-réplicatif (pré-RC) aux origines, à l'échelle du génome. De plus, j'ai découvert une corrélation entre les niveaux d'ORC et de pré-RC aux origines et leur activité. Ce travail indique donc que la dynamique du cycle cellulaire module le programme de réplication en déterminant la distribution du complexe de réplication le long des chromosomes. De plus, étant donné le lien direct que j'ai découvert entre la présence de ORC aux origines et leur activité, j'ai développé une stratégie pour tester quantitativement cette relation. Dans l'ensemble, mon travail de thèse apporte de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui établissent le programme de réplication de l'ADN chez les eucaryotes.
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Biologie
/ 23-04-2014
Gallaud Emmanuel
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La mitose est une étape essentielle du cycle cellulaire à l’issue de laquelle le génome répliqué de la cellule mère est ségrégé de façon équitable entre les deux cellules filles. Pour cela, la cellule assemble une structure hautement dynamique et composée de microtubules, appelée le fuseau mitotique. En plus d’assurer la bonne ségrégation des chromosomes, le fuseau mitotique détermine l’axe de division, un phénomène particulièrement important pour la division asymétrique où des déterminants d’identité cellulaire doivent être distribués de façon inéquitable entre les deux cellules filles. L’assemblage et la dynamique de ce fuseau sont finement régulés par de nombreuses protéines qui sont associées aux microtubules. Au cour de ma thèse, nous avons identifié 855 protéines constituant l’interactome des microtubules de l’embryon de Drosophile par spectrométrie de masse puis criblé par ARNi 96 gènes peu caractérisés pour un rôle en mitose dans le système nerveux central larvaire. Par cette approche, nous avons identifié 18 candidats sur la base de leur interaction aux microtubules et de leur phénotype mitotique, dont Ensconsine/MAP7. Nous avons montré qu’Ensconsine est capable de s’associer aux microtubules du fuseau et favorise leur polymérisation. De plus, les neuroblastes des larves mutantes présentent des fuseaux raccourcis et une durée de mitose prolongée. Ce délai en mitose est dû à une activation prolongée du point de contrôle du fuseau mitotique qui est essentiel pour une ségrégation correcte des chromosomes en l’absence d’Ensconsine. D’autres part, en association avec la Kinésine-1, son partenaire fonctionnel en interphase, nous avons montré qu’Ensconsine est également impliquée dans la séparation des centrosomes au cours de l’interphase. Ceci entraine une distribution aléatoire des centrosomes pères et fils dans cellules filles. Grâce à cette étude, nous avons révélé deux nouvelles fonctions pour Ensconsine : elle favorise la polymérisation des microtubules et participe donc à l’assemblage du fuseau mitotique et est impliquée, avec la Kinésine-1 dans la dynamique des centrosomes.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 06-11-2023
Garcia Ruano Daniel
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La régulation du volume des cellules est un aspect crucial de la biologie des organismes vivants. Ainsi, la taille des cellules a un impact sur leur biochimie et leur organisation interne, et joue un rôle clé dans leur interaction avec l'environnement. De manière surprenante, alors que divers mécanismes contribuant à la régulation du volume cellulaire à court terme ont été décrits, le rôle de ce paramètre morphologique dans l'adaptation sur le long terme reste inconnu. Pour étudier cette question, nous avons optimisé de nouvelles méthodologies pour la mesure directe du volume cellulaire et l'évolution automatisée de la levure. Nous avons ensuite tiré parti de ces technologies pour réaliser des expériences d'évolution en laboratoire en soumettant des cellules de levure de fission à différentes conditions adverses. La plupart des populations évoluées que nous avons ainsi obtenues présentent des changements remarquables de volume cellulaire, changements qui sont associés à leur adaptation. Le séquençage du génome de l'une de ces populations, qui a évolué en présence de phénylalanine comme unique source suboptimale d'azote, a révélé des altérations génétiques adaptatives dans le facteur de transcription Toe2, le facteur de Nonsense Mediated Decay (NMD) Upf1, ainsi qu’une amplification génétique d’un gène codant pour un transporteur de spermidine, SPBC36.01c, dont l’expression est régulée par Toe2. Nous avons alors montré que la mutation de Toe2 et l'augmentation du nombre de copies de SPBC36.01c ont un effet synergique sur l’adaptation de cette population. Bien qu’un lien de causalité entre altération du volume cellulaire et évolution n'ait pas été observé, notre étude a mis en évidence un nouveau motif d’adaptation qui combine modulation transcriptionnelle et variation ciblée du nombre de copies d’un gène cible. Ce module pourrait être conservé et contribuer à l’évolution des cellules eucaryotes dans des environnements délétères variés.
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Cancérologie
/ 03-10-2018
Gaudichon Jérémie
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Les leucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) sont le cancer le plus fréquent chez l’enfant et dérivent le plus souvent de précurseurs lymphoïdes B. D’importants progrès thérapeutiques ont permis d’améliorer considérablement le pronostic. Néanmoins, 15 à 20 % des enfants rechutent encore. Ces rechutes peuvent survenir de façon isolée ou combinée dans la moelle osseuse, le site primitif des lymphoblastes, et/ou dans des organes extramédullaires tels que le testicule ou le système nerveux central. Notre équipe a montré que la protéine transmembranaire CD9 jouait un rôle majeur dans la migration des blastes dans ces sites et notamment le testicule, par l’activation de la voie RAC1 en réponse à la stimulation des cellules par le CXCL12. Ici, nous avons mis en évidence qu’un faible niveau d’oxygène, caractéristique commune aux niches médullaire et extramédullaires, régulait positivement l’expression de CD9 aux niveaux transcriptionnel et protéique, via la voie majeure de réponse à l’hypoxie, dépendante du facteur de transcription Hypoxia Inducible Factor 1a (HIF1a). Nous montrons que HIF1a se fixe directement sur le promoteur de CD9 pour induire sa transcription. Nous montrons aussi que la protéine CD9 est essentielle aux propriétés d’adhérence et de migration des blastes dans des conditions de basse oxygénation, et que son action pourrait s’exercer à travers RAC1 comme en normoxie. Nos résultats dans des expériences de xénogreffe à des souris indiquent que la voie HIF1a favorise la dissémination des blastes, possiblement à travers la régulation qu’elle exerce sur CD9. Ainsi, ce travail contribue à mieux comprendre le rôle de CD9 dans la pathogenèse des LAL de l’enfant.
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Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
/ 10-10-2019
Gautron Arthur
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Résumé : Le mélanome est un cancer cutané très agressif caractérisé par une forte capacité métastatique. La forte plasticité des cellules de mélanome limite le potentiel thérapeutique des thérapies ciblées. En effet, malgré des taux de réponse élevés et une diminution du volume tumoral chez la majorité des patients, la quasi-totalité de ces derniers rechutent 6 à 12 mois après le début du traitement. Ces rechutes peuvent être causées par l’apparition de mutations oncogéniques mais également par la reprogrammation transcriptionnelle (plasticité) des cellules de mélanome au cours du traitement. En utilisant la technologie CRISPR-SAM (cribles gain de fonction à l’échelle du génome), nous avons identifié des gènes, dont SMAD3, impliqués dans la survie initiale des cellules de mélanome au cours du traitement ainsi que dans la reprise de la croissance tumorale, qui conduit les patients vers la rechute. Ces gènes constituent des cibles thérapeutiques dont l’inhibition pourrait permettre d’exploiter pleinement le potentiel des thérapies ciblées actuelles. Le deuxième objectif principal de cette thèse a été d’étudier plus spécifiquement les mécanismes participant à la plasticité des cellules de mélanome. Le facteur de transcription MITF est le régulateur central de ce mécanisme. Alors que sa régulation transcriptionnelle est très étudiée, sa régulation post-transcriptionnelle l’est beaucoup moins. Nous démontrons que la protéine de liaison aux ARN HuR régule positivement l’expression de MITF, participant ainsi à la plasticité des cellules de mélanome. L’ensemble de ces résultats ouvrent donc de nouvelles perspectives sur la compréhension de la plasticité des cellules de mélanome, mécanisme à l’origine de l’agressivité caractéristique de ce cancer ainsi que de la résistance aux thérapies.
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Biologie
/ 09-12-2015
Gavard Olivia
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La kinase Aurora A est une protéine essentielle au cycle cellulaire et plus particulièrement lors de la mitose. En effet, Aurora A est nécessaire à l'entrée en mitose et joue un rôle dans la maturation des centrosomes. Elle participe à l'assemblage du fuseau mitotique et est nécessaire à la réussite de la cytodiérèse. Elle est également nécessaire à l'égale répartition des mitochondries dans les cellules filles et joue un rôle dans l'épissage alternatif des ARNm de facteurs apoptotiques. Au-delà de ses fonctions mitotiques, plusieurs études récentes indiquent qu'Aurora A présente des fonctions supplémentaires dans les cellules en interphase. Elle est notamment essentielle au désassemblage du cil primaire et joue un rôle dans la dynamique des microtubules et la migration cellulaire. Enfin, une dérégulation de son expression, de sa stabilité et/ou de son activité perturbe le déroulement du cycle cellulaire ce qui conduit à la transformation des cellules et favorise l'apparition de cancers. Ses fonctions normales ainsi que ses fonctions lors de la carcinogenèse sont conduites à travers les nombreux partenaires protéiques qui entrent en interaction avec elle. Ils modulent son activité, sa localisation et sa stabilité. En retour Aurora A phosphoryle un bon nombre d'entre eux régulant ainsi leur activité, localisation et stabilité. Cependant, l'analyse des interactions déjà connues d'Aurora A ne permet pas d'expliquer tous les phénotypes observés lors de sa dérégulation. Afin de mieux comprendre les fonctions d'Aurora A, les mécanismes qui la régulent et mettre en évidence ses multiples rôles au sein de la cellule, j'ai construit puis analysé un interactome d'Aurora A généré à partir d'une méthode de purification d'affinité couplée à la spectrométrie de masse en tandem. J'ai identifié 477 partenaires potentiels dont 180 présentant une forte probabilité d'être des partenaires directs de la kinase. L'analyse bioinformatique approfondie de cet interactome a permis de révéler les partenaires associés à des mécanismes liés à la mitochondrie et l'épissage des ARN messagers mettant en évidence une implication potentielle d'Aurora A dans ces mécanismes. Pour valider cet interactome, j'ai choisi d'étudier plus précisément deux partenaires identifiés dans cette étude : les protéines WDR62 et CEP97. J'ai montré que ces deux partenaires co-localisent avec Aurora A et sont phosphorylés par la kinase. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nombre important de nouveaux partenaires d'Aurora A associés à de nouvelles fonctions. L'étude de ces nouvelles fonctions liées aux mitochondries et à l'épissage des ARN, constitue deux nouveaux projets actuellement menés par des collaborateurs au sein de notre institut.
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