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Candida albicans (C. albicans), a yeast belonging to the human microbiota, can cause of severe and potentially fatal systemic infections in debilitated patients. The gastrointestinal tract is recognized as the main source of disseminated C. albicans infections, the enterocyte barrier playing a protective role against these infections. The tight junctions (TJs) connecting adjacent enterocytes provide impermeability and integrity of the intestinal barrier. The research work of this thesis concerns the modulation of the integrity of TJs during the infection of enterocytes by C. albicans and the specification of the molecular and cellular mechanism allowing the fungus to cross the intestinal barrier. A model of interaction between the intestinal barrier and C. albicans has been developed. In this context, tissue permeability is increased upon treatment of the Caco-2 cell monolayers with the secretome of C. albicans SC5314. The disruption of the epithelial barrier is correlated with a modulation of the functionnality of the enterocyte TJs and involves a fungal peptide belonging to the protein Repressed by tup1 (Rbt1). Consequently, the translocation of C. albicans from the intestinal flora to the underlying tissues is potentiated, favoring its tissue invasion by endocytosis mechanism.; Candida albicans (C. albicans) est une levure appartenant au microbiote de l’Homme, pouvant être à l’origine d’infections systémiques sévères et potentiellement mortelles chez les patients fragilisées. Le tractus gastro-intestinal est reconnu comme la principale source d’infections disséminées à C. albicans, la barrière entérocytaire jouant un rôle protecteur vis-à-vis de ces infections. Les jonctions serrées (JSs) reliant les entérocytes adjacents assurent l’imperméabilité et l’intégrité de la barrière intestinale. Les travaux de recherche de cette thèse portent sur l’étude de la modulation de l’intégrité des JSs au cours de l’infection des entérocytes par C. albicans et la spécification des mécanismes cellulaire et moléculaire permettant au champignon de traverser la barrière intestinale. Un modèle d’interaction entre la barrière digestive et C. albicans a été développé. Dans ce contexte, la perméabilité tissulaire est augmentée lors du traitement de la monocouche de cellules Caco-2 avec du sécrétome de C. albicans SC5314. La rupture de l’intégrité de la barrière épithéliale est corrélée avec une modulation de la fonctionnalité des JSs entérocytaires et implique un peptide fongique appartenant à la protéine Repressed by tup1 (Rbt1). En conséquence, la translocation de C. albicans de la flore intestinale vers les tissus sous-jacents est potentialisée, favorisant son invasion tissulaire par mécanisme d’endocytose.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) est la structure formant les capillaires du système nerveux central (SNC). La BHE est responsable de maintenir l’homéostasie du cerveau en régulant précisé- ment les échanges entre le sang et le tissu cérébral. Elle est composée de trois types cellulaires : les cellules endothéliales (ECs), les péricytes (PCs) et les astrocytes (ACs). Du fait de ses propriétés très sélectives, la BHE est une des causes majeures des échecs observés dans le développement des médicaments destinés au SNC. En effet, ces médicaments en développement sont souvent in- capables de franchir la BHE pour atteindre leurs cibles thérapeutiques. C’est pour cette raison que la mise au point et l’utilisation de modèles de BHE sont cruciaux pour étudier la capacité de nou- veaux agents thérapeutiques à traverser la BHE mais également les mécanismes sous-jacents à leurs passages. Utilisé très tôt dans le développement pharmaceutique, un modèle de BHE infor- matif permettrait de réduire les échecs dans des phases de R&D plus avancées. Nous reportons dans cette thèse le développement et la validation d’un modèle de BHE réalisé sur un Transwell®, composé d’ECs extraites chez la souris. Les travaux ont été réalisés avec la perspective de fournir le plus d’informations possibles quant à la réalisation, l’utilisation et l’interprétation du modèle de BHE dans l’étude de la perméabilité de petites molécules en conditions saines et pathologiques. Dans un premier temps, nous avons établi un protocole permettant l’isolation chez la souris des trois types cellulaires composant la BHE, soit les ECs chez la souris adulte, et les PCs et les ACs chez les nouveau-nés. Les méthodes décrites sont efficaces pour obtenir rapidement un grand nombre de cellules pures à moindre coût. De plus, les essais préliminaires démontrent que les cellules endo- théliales isolées sont pertinentes pour la création d’un modèle de la BHE. Dans un deuxième temps, nous avons entrepris de valider un modèle sain de BHE. Pour ce faire, nous avons comparé les résultats de la perméabilité in vivo de 7 molécules à trois modèles de BHE composés respectivement d’ECs primaires, d’ECs immortalisées ou de lipides extraits du cerveau porcin. Le modèle de BHE composé des ECs primaires corrèle le mieux avec les résultats obtenus in vivo chez la souris. Dans un troisième temps, nous avons exploré la possibilité d’utiliser ce modèle de BHE validé comme modèle dans l’étude de la perméabilité lors d’une inflammation aiguë. Les résultats obtenus nous permettent de décrire les possibles voies empruntées par les molécules dont la perméabilité est augmentée lors de l’inflammation. Néanmoins, cette étude met aussi en lumière l’absence de généralisation possible quant à l’impact de l’inflammation aiguë sur le passage des petites molé- cules à travers la BHE. À l’issue de cette thèse, un modèle de BHE composé d’ECs primaire a été développé et validé. Ce modèle permettra l’étude systématique des nombreux paramètres impliqués dans le passage des molécules à travers la BHE très tôt dans le développement du médicament., The blood-brain barrier (BBB) is the structure that forms the capillaries of the central nervous system (CNS). BBB major role is to maintain brain homoeostasis by precisely regulating exchange between blood and brain tissues. Three cellular types constitute the BBB, namely: endothelial cells (ECs), perycites (PCs) and astrocytes (ACs). Due to the BBB selectivity, this barrier is the major cause of failing in the drug development of molecules targeting the CNS. Indeed, drugs developed for CNS pathologies are often unable to cross the BBB to reach their therapeutic targets. The use of a relevant BBB model is therefore critical to study drug permeability when developing new drugs. Used earlier in drug development, this kind of BBB model could allow reducing failure rates in more advanced R&D phases. In this thesis, we report the development and validation of a BBB model made from ECs extracted from mouse and seeded in a Transwell®. This work aimed at providing as much information as possible regarding the production, use and interpretation of the BBB model in the study of small molecule permeability under healthy and pathological conditions. First, we established a protocol allowing the isolation of the three cell types from mice : endothelial cells from adult mice, and pericytes and astrocytes from newborns. The methods described herein are effective to quickly obtain a large number of pure cells at a low cost. Furthermore, preliminary tests show that isolated endothelial cells are relevant for the creation of a BBB model. Next, we focused on validating a healthy BBB model. We have compared the results of the in vivo permeability of 7 molecules with three models of BBB composed respectively of primary ECs, immortalized ECs or extracted porcine brain lipids. The BBB model composed of primary ECs best correlates with the results obtained in vivo in mice. Finally, we studied the possibility of using our BBB model as a model of permeability under acute inflammation. Our results allowed describing the possible routes used by the molecules whose permeability was increased during inflammation. The inflamed BBB model is relevant for studying the permeability of small molecules; however, this work also shows that one cannot generalize the impact of inflammation on the passage of small molecules through the BBB. Overall, we have developed and validated a BBB model composed of primary endothelial cells. This model allows studying drug permeability and provides a better understanding of the mechanisms involved in the permeability. This model could be used to study many parameters involved in the passage of molecules through the BBB at very early stages of drug development.

The intestine is home to the largest microbiota of the human body and therefore has to act as a barrier. Tight junctions (TJ) seal the paracellular space between epithelial cells and thus are major actors of the intestinal barrier function, which is impaired in inflammatory bowel disease (IBD). Dysbiosis is a key feature in IBD. N-acyl homoserine lactones (AHL) are quorum sensing molecules, a bacterial communication network, which also impacts the host. We previously identified 3-oxo-C12:2, a new AHL decreased in IBD. We investigated how 3-oxo-C12:2-AHL impacts the barrier function, in comparison to 3-oxo-C12, a structurally close AHL produced by P. aeruginosa, known to impair TJ. While 3-oxoC12-AHL increased paracellular permeability and decreased Occludin and Tricellulin signal at bicellular and tricellular TJ respectively, 3-oxo-C12:2-AHL modified neither permeability nor TJ integrity in human polarized enterocytes Caco-2/TC7. Whereas 3-oxo-C12-AHL potentiated the increase in permeability induced by Interferon-γ (IFNγ) and Tumor Necrosis Factor-α (TNFα), 3-oxo-C12:2-AHL attenuated the cytokine deleterious effects on Occludin and Tricellulin, as well as on their interaction at the plasma membrane with their cytoplasmic partner ZO-1. We show that the increase in ubiquitination levels of Occludin and Tricellulin caused by cytokines was suppressed in the presence of 3-oxo-C12:2, suggesting that this AHL prevents their endocytosis or degradation. The beneficial role of the 3-oxo-C12:2 AHL, lost in IBD patients, leads to interesting perspectives to better understand host-microbiota interactions in IBD..; L'intestin abrite le principal microbiote du corps humain et exerce donc un rôle de barrière. Les jonctions serrées (JS) contrôlent la perméabilité paracellulaire des cellules épithéliales et sont des acteurs majeurs de la barrière intestinale, dérégulée dans les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI). Les N-acyl homosérine lactones (AHL), molécules du quorum sensing, un système bactérien de communication, sont également capables d’interagir avec l'hôte. Nous avons récemment identifié l'AHL 3-oxo-C12:2, diminuée dans les MICI. Notre objectif est d’étudier l’impact de cette nouvelle AHL sur la fonction de barrière intestinale et de le comparer à celui de l’AHL 3-oxo-C12 de Pseudomonas aeruginosa, connue pour ses effets délétères sur les barrières épithéliales. Dans la lignée humaine entérocytaire Caco-2/TC7, alors qu'en présence de 3-oxo-C12, la perméabilité paracellulaire est augmentée et le signal de l’occludine et tricelluline est diminuée aux JS bicellulaires et tricellulaires respectivement, la 3-oxo-C12:2 ne modifie ni la perméabilité ni l’organisation des JS. Alors que la 3-oxo-C12 potentialise l’augmentation de la perméabilité induite par l'Interféron-γ et le Tumor Necrosis Factor, la 3-oxo-C12:2 atténue les effets délétères des cytokines sur l'occludine et la tricelluline. De plus, elle préserve la stabilité des complexes jonctionnels à la membrane plasmique en réduisant l’ubiquitination des protéines de JS augmentée par les cytokines. Ainsi, les effets potentiellement protecteurs de la 3-oxo-C12:2 sur la barrière intestinale constitue une nouvelle piste pour mieux comprendre les interactions hôte-microbiote mises en jeu dans les MICI.

The intestine is home to the largest microbiota of the human body and therefore has to act as a barrier. Tight junctions (TJ) seal the paracellular space between epithelial cells and thus are major actors of the intestinal barrier function, which is impaired in inflammatory bowel disease (IBD). Dysbiosis is a key feature in IBD. N-acyl homoserine lactones (AHL) are quorum sensing molecules, a bacterial communication network, which also impacts the host. We previously identified 3-oxo-C12:2, a new AHL decreased in IBD. We investigated how 3-oxo-C12:2-AHL impacts the barrier function, in comparison to 3-oxo-C12, a structurally close AHL produced by P. aeruginosa, known to impair TJ. While 3-oxoC12-AHL increased paracellular permeability and decreased Occludin and Tricellulin signal at bicellular and tricellular TJ respectively, 3-oxo-C12:2-AHL modified neither permeability nor TJ integrity in human polarized enterocytes Caco-2/TC7. Whereas 3-oxo-C12-AHL potentiated the increase in permeability induced by Interferon-γ (IFNγ) and Tumor Necrosis Factor-α (TNFα), 3-oxo-C12:2-AHL attenuated the cytokine deleterious effects on Occludin and Tricellulin, as well as on their interaction at the plasma membrane with their cytoplasmic partner ZO-1. We show that the increase in ubiquitination levels of Occludin and Tricellulin caused by cytokines was suppressed in the presence of 3-oxo-C12:2, suggesting that this AHL prevents their endocytosis or degradation. The beneficial role of the 3-oxo-C12:2 AHL, lost in IBD patients, leads to interesting perspectives to better understand host-microbiota interactions in IBD.., L'intestin abrite le principal microbiote du corps humain et exerce donc un rôle de barrière. Les jonctions serrées (JS) contrôlent la perméabilité paracellulaire des cellules épithéliales et sont des acteurs majeurs de la barrière intestinale, dérégulée dans les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI). Les N-acyl homosérine lactones (AHL), molécules du quorum sensing, un système bactérien de communication, sont également capables d’interagir avec l'hôte. Nous avons récemment identifié l'AHL 3-oxo-C12:2, diminuée dans les MICI. Notre objectif est d’étudier l’impact de cette nouvelle AHL sur la fonction de barrière intestinale et de le comparer à celui de l’AHL 3-oxo-C12 de Pseudomonas aeruginosa, connue pour ses effets délétères sur les barrières épithéliales. Dans la lignée humaine entérocytaire Caco-2/TC7, alors qu'en présence de 3-oxo-C12, la perméabilité paracellulaire est augmentée et le signal de l’occludine et tricelluline est diminuée aux JS bicellulaires et tricellulaires respectivement, la 3-oxo-C12:2 ne modifie ni la perméabilité ni l’organisation des JS. Alors que la 3-oxo-C12 potentialise l’augmentation de la perméabilité induite par l'Interféron-γ et le Tumor Necrosis Factor, la 3-oxo-C12:2 atténue les effets délétères des cytokines sur l'occludine et la tricelluline. De plus, elle préserve la stabilité des complexes jonctionnels à la membrane plasmique en réduisant l’ubiquitination des protéines de JS augmentée par les cytokines. Ainsi, les effets potentiellement protecteurs de la 3-oxo-C12:2 sur la barrière intestinale constitue une nouvelle piste pour mieux comprendre les interactions hôte-microbiote mises en jeu dans les MICI.

Obstructive sleep apnea syndrome (OSA) is a major public health issue. It’s defined as repeated upper airway collapse associated with enhanced cerebrovascular risk. Nowadays, the most effective treatment is a continuous positive airway pressure device, but long term compliance could be limited. In order to develop alternative therapies, it appears necessary to better understand the underlying deleterious mechanisms and their impacts on the central nervous system (CNS). In this thesis we hypothesize that neurodegenerative consequences of OSA are mainly related to an alteration of the blood-brain barrier (BBB). This barrier is composed of a tight endothelium, which is combined with brain compartment cells such as astrocytes, to limits the entry and/or promotes the exit of cytotoxic compounds, thus protecting the CNS. The first objective of this topic was to assess the individual impact of two underlying mechanisms of OSA, i.e. chronic intermittent hypoxia and persistent low-grade inflammation on the integrity of an in vitro BBB model. Finally, we have evaluated a "global" approach to OSA using patient sera to determinate the effect of circulating biomarkers on an in vitro BBB model. The tightness of the endothelium is evaluated by Na-Fl permeability measurements, as well as cell-ELISA for tight junction proteins and ABC-transporters expression. Finally a measurement of ABC-transporters activity was performed. We demonstrate a loss of BBB integrity due to different stresses. We show that intermittent hypoxia leads to cellular adaptation and the use of an inhibitor of the main recognized HIF-1 alpha pathway doesn’t induce a complete reversion on the integrity of the BBB. Then, other pathways would be involved in BBB alteration, such as inflammation. Therefore, we show inflammatory stress apply to our in-vitro BBB model lead a loss of integrity. Finally, we demonstrate that biomarkers of patient’s sera with severe OSA induce an increase in the permeability of our human BBB model. Those results confirm the complexity of OSA pathophysiology, and the importance of studying individual mechanisms for the search of new therapies.; Le syndrome d’apnée obstructive du sommeil (SAOS) est un enjeu majeur en santé publique. Il est défini par des collapsus répétés des voies aériennes supérieures associés à une majoration du risque cérébrovasculaire. A ce jour, le traitement le plus efficace est un dispositif de pression positive continue nocturne, dont l’observance à long terme est limitée. Afin de développer d’autres thérapeutiques, il est nécessaire de comprendre les mécanismes sous-jacents ainsi que leurs impacts au niveau du système nerveux central (SNC). Dans cette thèse nous sommes partis de l’hypothèse que les déficits cognitifs seraient liés à une altération de la barrière hématoencéphalique (BHE). Cette barrière est composée d’un endothélium étanche, qui est associé aux cellules du compartiment cérébral tel que les astrocytes, pour permettre de limiter l’entrée et/ou de favoriser la sortie de composés cytotoxiques, protégeant ainsi le SNC. Les cellules endothéliales sont reliées entre elles par des protéines de jonctions telles que ZO-1 et Claudin-5. Mais elles possèdent également un système de transports d’efflux actif, appartenant à la famille des ABC-transporteurs tel que MRP-1, P-gp, BCRP. L’objectif premier de cette thèse, fut d’évaluer l’impact individuel de deux mécanismes sous-jacents du SAOS, c’est-à-dire l’hypoxie intermittente chronique par l’intermédiaire de la voie HIF-1 et l’inflammation persistance de bas grade, via l’utilisation de cytokines proinflammatoires connues pour leurs implications dans le SAOS, et ceci sur l’intégrité d’un modèle de BHE. Enfin nous avons réalisé une approche translationnelle du SAOS grâce à l’utilisation de sérums de patients permettant de déterminer l’effet des biomarqueurs sériques sur un modèle de BHE in vitro. L’étanchéité de l’endothélium est évaluée par des mesures de perméabilité au Sodium fluorescéine, ainsi que des ELISA sur cellules entières d’expression des protéines de jonctions serrées et des ABC-transporteurs. Enfin une mesure de l’activité de ces ABC-transporteurs a été réalisée. Nous montrons une perte d’intégrité de la BHE suite aux différents stress. Nous montrons que l’hypoxie intermittente chronique entraine une possible adaptation cellulaire et que l’inhibition de la voie hypoxique ne permet pas d’annuler entièrement les conséquences de l’hypoxie sur l’intégrité de la BHE. Ainsi d’autres voies que HIF-1 interviendraient dans ce processus de perméabilité de la barrière telle que l’inflammation. Enfin notre étude confirme que les biomarqueurs sériques de patients atteint d’un SAOS, induisent une augmentation de la perméabilité de la BHE. Ces diverses observations confirment la complexité du SAOS, et l’importance de l’étude des mécanismes individuels pour la recherche de nouvelles thérapeutiques.

Obstructive sleep apnea syndrome (OSA) is a major public health issue. It’s defined as repeated upper airway collapse associated with enhanced cerebrovascular risk. Nowadays, the most effective treatment is a continuous positive airway pressure device, but long term compliance could be limited. In order to develop alternative therapies, it appears necessary to better understand the underlying deleterious mechanisms and their impacts on the central nervous system (CNS). In this thesis we hypothesize that neurodegenerative consequences of OSA are mainly related to an alteration of the blood-brain barrier (BBB). This barrier is composed of a tight endothelium, which is combined with brain compartment cells such as astrocytes, to limits the entry and/or promotes the exit of cytotoxic compounds, thus protecting the CNS. The first objective of this topic was to assess the individual impact of two underlying mechanisms of OSA, i.e. chronic intermittent hypoxia and persistent low-grade inflammation on the integrity of an in vitro BBB model. Finally, we have evaluated a "global" approach to OSA using patient sera to determinate the effect of circulating biomarkers on an in vitro BBB model. The tightness of the endothelium is evaluated by Na-Fl permeability measurements, as well as cell-ELISA for tight junction proteins and ABC-transporters expression. Finally a measurement of ABC-transporters activity was performed. We demonstrate a loss of BBB integrity due to different stresses. We show that intermittent hypoxia leads to cellular adaptation and the use of an inhibitor of the main recognized HIF-1 alpha pathway doesn’t induce a complete reversion on the integrity of the BBB. Then, other pathways would be involved in BBB alteration, such as inflammation. Therefore, we show inflammatory stress apply to our in-vitro BBB model lead a loss of integrity. Finally, we demonstrate that biomarkers of patient’s sera with severe OSA induce an increase in the permeability of our human BBB model. Those results confirm the complexity of OSA pathophysiology, and the importance of studying individual mechanisms for the search of new therapies., Le syndrome d’apnée obstructive du sommeil (SAOS) est un enjeu majeur en santé publique. Il est défini par des collapsus répétés des voies aériennes supérieures associés à une majoration du risque cérébrovasculaire. A ce jour, le traitement le plus efficace est un dispositif de pression positive continue nocturne, dont l’observance à long terme est limitée. Afin de développer d’autres thérapeutiques, il est nécessaire de comprendre les mécanismes sous-jacents ainsi que leurs impacts au niveau du système nerveux central (SNC). Dans cette thèse nous sommes partis de l’hypothèse que les déficits cognitifs seraient liés à une altération de la barrière hématoencéphalique (BHE). Cette barrière est composée d’un endothélium étanche, qui est associé aux cellules du compartiment cérébral tel que les astrocytes, pour permettre de limiter l’entrée et/ou de favoriser la sortie de composés cytotoxiques, protégeant ainsi le SNC. Les cellules endothéliales sont reliées entre elles par des protéines de jonctions telles que ZO-1 et Claudin-5. Mais elles possèdent également un système de transports d’efflux actif, appartenant à la famille des ABC-transporteurs tel que MRP-1, P-gp, BCRP. L’objectif premier de cette thèse, fut d’évaluer l’impact individuel de deux mécanismes sous-jacents du SAOS, c’est-à-dire l’hypoxie intermittente chronique par l’intermédiaire de la voie HIF-1 et l’inflammation persistance de bas grade, via l’utilisation de cytokines proinflammatoires connues pour leurs implications dans le SAOS, et ceci sur l’intégrité d’un modèle de BHE. Enfin nous avons réalisé une approche translationnelle du SAOS grâce à l’utilisation de sérums de patients permettant de déterminer l’effet des biomarqueurs sériques sur un modèle de BHE in vitro. L’étanchéité de l’endothélium est évaluée par des mesures de perméabilité au Sodium fluorescéine, ainsi que des ELISA sur cellules entières d’expression des protéines de jonctions serrées et des ABC-transporteurs. Enfin une mesure de l’activité de ces ABC-transporteurs a été réalisée. Nous montrons une perte d’intégrité de la BHE suite aux différents stress. Nous montrons que l’hypoxie intermittente chronique entraine une possible adaptation cellulaire et que l’inhibition de la voie hypoxique ne permet pas d’annuler entièrement les conséquences de l’hypoxie sur l’intégrité de la BHE. Ainsi d’autres voies que HIF-1 interviendraient dans ce processus de perméabilité de la barrière telle que l’inflammation. Enfin notre étude confirme que les biomarqueurs sériques de patients atteint d’un SAOS, induisent une augmentation de la perméabilité de la BHE. Ces diverses observations confirment la complexité du SAOS, et l’importance de l’étude des mécanismes individuels pour la recherche de nouvelles thérapeutiques.

The intestinal epithelial barrier plays a double role within the organism, it enables nutrient absorption but also ensures a protection against pathogens and toxins. The monolayer of epithelial cells lining the intestine forms a real physic barrier thanks to a network of junction proteins linking the cells together. Among these proteins, those involved in tight junctions formation notably regulate the paracellular permeability. Dysfunctions of the intestinal barrier are observed in some diseases like inflammatory bowel diseases or obesity. The AMP-activated protein kinase (AMPK) is mainly known to be a sensor of the cellular energy status; however, this kinase could also regulate the assembly of tight junctions, as shown in renal epithelial cells. The functions of AMPK in the intestine have been poorly investigated, and in this context we were interested in its role in the intestinal barrier homeostasis. In order to meet our objective, we worked on in vivo and in vitro models displaying alterations of the intestinal barrier. Two pathological models were investigated in vivo: one was a model of obesity induced by a high-fat diet, the other one was a colitis model mimicking inflammatory bowel diseases by a treatment with DSS (Dextran Sulfate Sodium). In these models, we notably studied: 1) the consequences of the absence of AMPK by using a mouse model invalidated for AMPK specifically in the intestinal epithelium (Vil-AMPK KO), and 2) the impact of a pharmacological activation of AMPK on the intestinal permeability during colitis. Finally, we generated intestinal Caco-2 cells invalidated for AMPK (KO) by CRISPR/Cas9 technology to better understand in vitro the role played by AMPK in the process of tight junctions reassembly during a calcium switch assay. In our animal model, we first showed that Vil-AMPK KO mice displayed an increased intestinal permeability in the distal colon compared to control mice, suggesting a role of the AMPK in barrier maintenance. In our model of obesity, this permeability is exacerbated in Vil- AMPK KO mice, but this alteration is not sufficient to induce major metabolic disorders. Nevertheless, following a DSS treatment, the absence of AMPK induces a slower re-epithelization of the intestinal barrier compared to control mice. In basal condition, a treatment with metfomin decreases the intestinal permeability via an AMPK-dependent mechanism. Similarly, in our colitis model, metformin improves the permeability and also attenuates inflammatory signals. In calcium switch assays performed in Caco-2 cells, we demonstrated that the pharmacological activation of AMPK by compound 991 enhanced the reassembly of tight junctions and their relocalization at the plasma membrane. The use of KO cells notably enabled us to conclude that this was occuring through an AMPK-dependent process. Our data show that AMPK plays a major role in the regulation of the intestinal barrier, particularly in the colon. Pharmacological activation of AMPK ensures a better re-epithelization of the intestinal barrier in a colitis model and a faster reassembly of tight junctions in Caco-2 cells. However, further studies are needed to define the direct phopshorylation targets of AMPK in this context. Thus, altogether these results highlight the therapeutic potential of AMPK to limit intestinal barrier disorders., La barrière épithéliale intestinale présente une double fonction au sein de l'organisme, elle permet l'absorption des nutriments mais assure également une protection contre les pathogènes et les toxines. La monocouche de cellules épithéliales tapissant l'intestin constitue une véritable barrière physique grâce au réseau des protéines de jonction reliant ces cellules entre-elles. Parmi ces protéines, ce sont notamment celles impliquées dans la formation des jonctions serrées qui régulent la perméabilité paracellulaire. Des dysfonctions de la barrière intestinale sont observées dans certaines pathologies comme les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin ou l'obésité. La protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) est principalement connue pour sa fonction de senseur de l'état énergétique cellulaire, cependant cette kinase contrôlerait également l'assemblage des jonctions serrées, comme démontré pour les cellules épithéliales rénales. Les fonctions de l'AMPK dans l'intestin ont été peu étudiées, et dans ce cadre nous nous sommes intéressés à son rôle dans l'homéostasie de la barrière intestinale. Pour répondre à notre problématique, nous avons travaillé sur des modèles in vivo et in vitro présentant des altérations de la barrière épithéliale intestinale. Deux modèles pathologiques ont été utilisés in vivo: l'un étant un modèle d'obésité induit par un régime hyperlipidique, l'autre un modèle de colite mimant les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin par un traitement au DSS (Dextran Sulfate Sodium). Sur ces modèles, nous avons notamment étudié : 1) les conséquences de l'absence de l'AMPK en utilisant un modèle de souris présentant une délétion de l'AMPK spécifiquement au niveau de l'épithélium intestinal (Vil-AMPK KO), et 2) l'impact d'une activation pharmacologique de l'AMPK sur la perméabilité intestinale au cours de l'induction de la colite. Enfin, nous avons généré des cellules intestinales Caco-2 invalidées pour l'AMPK (KO) par la technologie CRISPR/Cas9 afin de mieux caractériser in vitro le rôle de l'AMPK dans le processus de réassemblage des jonctions serrées en réponse à un challenge en calcium (calcium switch). Dans notre modèle animal, nous avons tout d'abord montré que les souris Vil-AMPK KO présentaient une augmentation de la perméabilité intestinale au niveau du côlon distal par rapport aux souris contrôles, suggérant un rôle de l'AMPK dans le maintien de la barrière. Dans un modèle d'obésité, cette perméabilité est exacerbée chez les souris Vil-AMPK KO, mais cette altération n'est pas suffisante pour entraîner des défauts métaboliques majeurs. En revanche, suite à un traitement au DSS, l'absence de l'AMPK entraîne une ré-épithélisation de la barrière intestinale plus lente par rapport à des souris contrôles. En condition basale, un traitement à la metformine diminue la perméabilité intestinale par un mécanisme AMPK-dépendant. De manière similaire, dans notre modèle de colite, la metformine améliore la perméabilité et atténue également l'inflammation. Au cours d'expériences de calcium switch menées sur les cellules Caco-2, nous avons démontré que l'activation pharmacologique de l'AMPK par l'activateur 991 stimulait le réassemblage des jonctions serrées ainsi que leur relocalisation à la membrane plasmique. L'utilisation des cellules KO a notamment permis de définir qu'il s'agissait d'un processus AMPK-dépendant. Nos résultats montrent que l'AMPK joue un rôle important dans la régulation de la barrière intestinale, notamment au niveau du côlon. L'activation pharmacologique de l'AMPK assure une meilleure ré-épithélisation de la barrière intestinale dans un modèle de colite et un réassemblage plus rapide des jonctions serrées dans les cellules Caco-2. Toutefois, d'autres études sont nécessaires pour définir les cibles directes de l'AMPK dans ce contexte. Ainsi, ces résultats mettent en évidence le potentiel thérapeutique de l'AMPK pour limiter les défauts de la barrière intestinale.

The origin of systemic inflammation observed at a subclinical level in obese patients is still unclear. Studies suggest the participation of the intestine and dietary lipids in the onset of inflammation. The aim of my thesis was to determine whether a short-term lipid supply, rich in saturated fatty acid, could compromise the intestinal barrier integrity, which could in turn increase the endotoxin passage through the intestinal mucosa, activate the immune system and trigger local or systemic inflammation. In mice, I studied the effect of a single or repeated supply of palm oil on intestinal barrier integrity, inflammatory markers and microbiota. My results showed that a single supply of palm oil is sufficient to alter intestinal epithelial barrier and to modulate in the intestine the expression of pro-inflammatory cytokine. A repeated supply exacerbates these deleterious effects and modifies the abundance of intestinal bacteria. The role of palmitic acid was analyzed on a polarized monolayer of the human intestinal epithelial cell line, the Caco-2/TC7 cells. The results indicated that the deleterious effects could be exert independently of microbiota and immune cell interactions and involved the de novo ceramide synthesis pathway. Altogether, my results pave the way for further studies aiming at specifying the various cellular processes in response to dietary lipids., L’origine de l’inflammation systémique présente à un niveau subclinique chez les sujets obèses est mal connue. Des données suggèrent la participation de l’intestin et des lipides dans l’initiation de cette inflammation. L’objectif de ma thèse a été de déterminer si un apport à court terme de lipides, en particulier d’acide palmitique, pouvait conduire à des altérations de la barrière intestinale, qui en retour faciliteraient le passage de fragments bactériens, activant le système immunitaire localement et en systémique. J’ai étudié chez la souris l’impact d’un apport aigu ou répété d’huile de palme sur l’intégrité de la barrière intestinale, l’expression de marqueurs inflammatoires et le microbiote. Mes travaux montrent qu’un apport unique d’acides gras saturés suffit à perturber la barrière épithéliale intestinale et à moduler localement l’expression de cytokines pro-inflammatoires. La répétition d’un tel apport exacerbe ces effets et modifie l’abondance des bactéries intestinales. Le rôle de l’acide palmitique a été analysé dans la lignée cellulaire Caco-2/TC7. J’ai montré que ces effets délétères s’exercent indépendamment du microbiote et des cellules immunitaires et impliquent la voie de synthèse de novo des céramides. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles études qui permettront de préciser les mécanismes moléculaires mis en place en réponse aux lipides.

The origin of systemic inflammation observed at a subclinical level in obese patients is still unclear. Studies suggest the participation of the intestine and dietary lipids in the onset of inflammation. The aim of my thesis was to determine whether a short-term lipid supply, rich in saturated fatty acid, could compromise the intestinal barrier integrity, which could in turn increase the endotoxin passage through the intestinal mucosa, activate the immune system and trigger local or systemic inflammation. In mice, I studied the effect of a single or repeated supply of palm oil on intestinal barrier integrity, inflammatory markers and microbiota. My results showed that a single supply of palm oil is sufficient to alter intestinal epithelial barrier and to modulate in the intestine the expression of pro-inflammatory cytokine. A repeated supply exacerbates these deleterious effects and modifies the abundance of intestinal bacteria. The role of palmitic acid was analyzed on a polarized monolayer of the human intestinal epithelial cell line, the Caco-2/TC7 cells. The results indicated that the deleterious effects could be exert independently of microbiota and immune cell interactions and involved the de novo ceramide synthesis pathway. Altogether, my results pave the way for further studies aiming at specifying the various cellular processes in response to dietary lipids.; L’origine de l’inflammation systémique présente à un niveau subclinique chez les sujets obèses est mal connue. Des données suggèrent la participation de l’intestin et des lipides dans l’initiation de cette inflammation. L’objectif de ma thèse a été de déterminer si un apport à court terme de lipides, en particulier d’acide palmitique, pouvait conduire à des altérations de la barrière intestinale, qui en retour faciliteraient le passage de fragments bactériens, activant le système immunitaire localement et en systémique. J’ai étudié chez la souris l’impact d’un apport aigu ou répété d’huile de palme sur l’intégrité de la barrière intestinale, l’expression de marqueurs inflammatoires et le microbiote. Mes travaux montrent qu’un apport unique d’acides gras saturés suffit à perturber la barrière épithéliale intestinale et à moduler localement l’expression de cytokines pro-inflammatoires. La répétition d’un tel apport exacerbe ces effets et modifie l’abondance des bactéries intestinales. Le rôle de l’acide palmitique a été analysé dans la lignée cellulaire Caco-2/TC7. J’ai montré que ces effets délétères s’exercent indépendamment du microbiote et des cellules immunitaires et impliquent la voie de synthèse de novo des céramides. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles études qui permettront de préciser les mécanismes moléculaires mis en place en réponse aux lipides.

Chronic Kidney Disease (CKD) result from a progressive kidney dysfunction. CKD is associated with an increase in the concentration of uremic toxins inducing CKD-associated metabolic alterations. Our work focused on the impact of renal dysfunction on gut permeability and gut motility. In vivo, CKD was induced in mice by chemical nephrectomy (adenine-enriched diet); In vitro, Caco-2 cells were incubated for 24h with 10% (v/v) of uremic plasma to mimic the uremic environment. Gastrointestinal transit time, gut motility, intestinal permeability and expression of tight junction proteins were explored. In vivo, kidney failure was associated with an impaired gastrointestinal transit and an increased intestinal permeability associated with a dysregulation of tight junction proteins (mainly claudine-1 overexpression). The Caco-2 monolayer permeability was significantly increased in cell monolayers incubated with uremic plasma. Claudine-1 expression and abundance was increased. In CKD, gut motility and gut permeability (e.g. « leaky » gut) are significantly impaired. Generally speaking, these gut dysfunctions could promote the production and the absorption of uremic toxins contributing to the uremic syndrom., L’Insuffisance Rénale Chronique (IRC) résulte de la destruction progressive et irréversible des reins. Elle est associée à une rétention de toxines urémiques à l’origine des nombreuses complications de la maladie rénale chronique (cardiovasculaires, osseuses ou métaboliques). Nos travaux se sont focalisés sur l’impact de la dysfonction rénale et de l’urémie sur la fonction barrière de l’intestin et la motilité intestinale. Deux modèles d’IRC ont été implémentés : un modèle animal, chez la souris, par néphrectomie chimique (régime alimentaire enrichi en adénine) et un modèle cellulaire d’urémie en incubant des cellules coliques Caco-2 avec 10% de plasma de patients hémodialysés (HD). Le transit, la motilité, la perméabilité intestinale et la régulation des protéines des jonctions serrées ont été explorés. Les animaux urémiques présentent un transit gastro-intestinal ralenti et une perméabilité intestinale augmentée associés à une dérégulation de l’expression et de l’abondance des protéines des jonctions serrées dans le côlon (surexpression de la Claudine 1). La perméabilité de la monocouche cellulaire de Caco-2 incubées avec du plasma HD est significativement augmentée et est associée à une augmentation de l’expression et de l’abondance de la Claudine-1. En IRC, la motilité digestive et la fonction barrière de l’intestin sont significativement altérées. Ces dysfonctions pourraient contribuer à la production intestinale et l’absorption des toxines urémiques accélérant ainsi la progression du syndrome urémique et installant un véritable « cercle vicieux ».

Eukaryotic epithelial cells form a sheet of contiguous cells, called epithelium, by means of the establishment of well-developed junctional complexes. These junctional complexes ensure the cell cohesion in the tissue and separate the plasma membrane into an apical and a basolateral compartment. This apicobasal polarity, which is crucial for both the architecture and the function of epithelia, is mainly maintained by tight junctions (TJS). Indeed, TJS weakening or loss disrupts the integrity of the epithelium, a process participating to the formation and progression of carcinomas. It has recently been shown that TRAF4, a protein dynamically localized in TJS and commonly overexpressed in carcinomas, plays a variety of functions in tumor progression. Here, we review recent data implicating TRAF4 in carcinogenesis. First, the conserved TRAF proteins family will be presented, and then the molecular mechanism addressing TRAF4 to TJS which involves lipid binding by the TRAF domain will be described. The various roles of TRAF4 in carcinogenesis will be discussed. Finally, we will highlight the ability of all TRAF proteins to bind lipids and discuss its potential functional relevance.

National audience

La toxine thermostable d’E.coli (STb) est une cause de diarrhée chez l’homme et l’animal. STb se lie au sulfatide, son récepteur, puis s’internalise. Dans le cytoplasme, par une cascade d’événements, STb déclenche l’ouverture des canaux ioniques permettant la sécrétion des ions et la perte d’eau menant à la diarrhée. Les jonctions serrées forment une barrière physique intercellulaire dans les cellules épithéliales intestinales, contrôlant ainsi le flux paracellulaire des ions et de l’eau. Les jonctions serrées sont affectées par divers pathogènes et par leurs toxines. À ce jour, l’effet de STb sur les jonctions serrées n’a pas été étudié. L’étude entreprise visait à explorer l’effet de STb sur les jonctions serrées et la barrière épithéliale des cellules intestinales. Des cellules épithéliales intestinales du colon humain (T84) ont été traitées pendant 24h soit avec la toxine STb purifiée soit avec une souche d’E.coli exprimant STb. La résistance transépithéliale (TER), le flux de marqueurs paracellulaires et la microscopie confocale ont été utilisés pour analyser les effets de STb sur les jonctions serrées. Les monocouches traitées par la souche E.coli exprimant STb et la toxine STb purifiée ont manifesté une forte réduction de TER (p, Escherichia coli heat-stable toxin (STb) causes diarrhea in Man and animals. STb binds to sulfatide, its receptor, followed by its internalization. Inside the cytoplasm, through a cascade of events, STb triggers the opening of ion channels allowing ion secretion and water loss leading to diarrhea. Tight junctions (TJs) are well known for controlling paracellular traffic of ions and water by forming a physical intercellular barrier in epithelial cells. Some bacterial toxinz are known to affect adversibly TJs. To date, the impact of STb on TJs has not been investigated. The present study aimed to explore the effect of STb on TJs and the barrier function in intestinal epithelial cells. Human colon intestinal epithelial cells (T84) were treated for 24h with either purified STb toxin or an E. coli strains expressing STb. TransEpithelial Resistance (TER), paracellular flux marker and confocal microscopy were used to analyze the effect of STb toxin on TJs. An E. coli strains expressing STb as well as purified STb caused a significant reduction of TER (p

Barrier function and cell protection of the intestinal epithelium. Applications to the pig during weaning This review focuses on recent progress on the understanding of intestinal barrier function and epithelial cell protection by heat shock proteins (HSP). Barrier function regulation and its importance for the swine species are presented. Major progress in the understanding of gut barrier function and epithelial cell protection and their regulation has been made recently. Tight junctions and HSP appear to have a major role. These defence systems are highly dynamic, integrated and finely regulated at the epithelial monolayer. The first level of regulation is a direct cross-talk between the gut microbiota and the host. The second level involves the nervous system, mucosal mast cells and various mediators acting on the epithelium. Gut barrier function and its regulation can be altered by stress and disturbances of the microbiota. Additional studies need to be conducted in swine for developing appropriate strategies for preventing post-weaning gut disorders., Cette revue fait le point sur les récents progrès dans la compréhension de la fonction de barrière intestinale et de la cytoprotection épithéliale par les protéines du choc thermique (HSP). La régulation de la fonction de barrière et son importance pour l’espèce porcine sont présentées. Des progrès importants dans la compréhension de la fonction de barrière et de la cytoprotection ont été réalisés récemment. Les jonctions serrées et les HSP jouent un rôle majeur. Ces systèmes de protection sont hautement dynamiques, intégrés et finement régulés au niveau de l’épithélium intestinal. Le premier niveau de régulation est exercé par le microbiote. Le second niveau implique le système nerveux, le mastocyte et divers médiateurs agissant sur l’épithélium. La barrière est influencée par le stress ou par des perturbations du microbiote. Des études complémentaires méritent d’être conduites chez le porc pour définir des stratégies alimentaires et d’élevage destinées à limiter les perturbations digestives du sevrage., Lallès Jean-Paul. Fonction de barrière et protection cellulaire de l’épithélium intestinal. Application au porcelet au sevrage. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 166 n°1, 2013. pp. 13-17.

The ZEBRA (EB1) transcription factor of Epstein-Barr virus (EBV) is crucial for initiation of lytic infection and viral production. Ubinuclein (Ubn-1) has been identified as a cellular partner of ZEBRA enabling to prevent ZEBRA-DNA interaction. The role of Ubn-1 in the cell remains elusive as well as the consequences of its interaction with ZEBRA in EBV infected cells. In our work, we have characterized Ubn-1 as a new protein of epithelial cells tight junctions (TJ) and a new member of NACos (nuclear and adhesion complex components) proteins with a dual cellular localisation, the nuclei and the junctions of the cells. Using a proteomic approach coupled to mass spectrometry, we have then studied interacting partners of Ubn-1 in order to get more insights on its role in epithelial cells and identified LYRIC and RACK-1 proteins. Our results suggest that Ubn-1 is involved in different biological processes such regulation of cells proliferation and cell-cell contacts. Finally, in EBV infected epithelial cells, Ubn-1 functions seem depend on its cellular localisation. Nuclear Ubn-1 regulates negatively lytic cycle and virus production interfering with ZEBRA and others cellular factors in the activation of AP-1 promoters. When Ubn-1 is sequestered in TJ, Ubn-1 can no longer act as a repressor of ZEBRA which is free to activate the EBV productive cycle.; Le facteur de transcription ZEBRA (EB1) du virus d'Epstein-Barr joue un rôle essentiel dans l'initiation de l'infection lytique et la production virale. L'ubinucléine a été identifiée comme un partenaire cellulaire de ZEBRA, capable de l'empêcher de se fixer à ses séquences d'ADN cibles. Le rôle de l'ubinucléine dans la cellule demeure inconnu, ainsi que les conséquences de son interaction avec ZEBRA dans les cellules infectées par l'EBV. Notre travail a permis, d'abord, de mieux caractériser l'ubinucléine dans la cellule épithéliale en l'identifiant comme une protéine des jonctions serrées. L'ubinucléine a été proposée comme un nouveau membre de la famille des protéines NACos (nuclear and adhesion complex components) possèdant une double localisation, les noyaux et les jonctions des cellules. Afin de mieux comprendre son rôle dans la cellule épithéliale, nous avons étudié par une approche protéomique couplée à la spectrométrie de masse les partenaires de l'ubinucléine et identifié les protéines LYRIC et RACK-1. Nos résultats suggèrent que l'ubinucléine est impliquée dans différents processus biologiques tels que la régulation de la prolifération et de l'adhésion cellulaires. Enfin, dans les cellules épithéliales infectées par l'EBV, les fonctions de l'ubinucléine semblent dépendre de sa localisation cellulaire. Au niveau nucléaire, l'ubinucléine régule négativement le cycle lytique et la production de particules virales en empêchant ZEBRA et d'autres facteurs cellulaires de se fixer à leurs promoteurs de type AP-1. Lorsqu'elle est séquestrée dans les jonctions serrées, l'inhibition de ZEBRA est levée permettant ainsi le bon déroulement du cycle lytique du virus.

The ZEBRA (EB1) transcription factor of Epstein-Barr virus (EBV) is crucial for initiation of lytic infection and viral production. Ubinuclein (Ubn-1) has been identified as a cellular partner of ZEBRA enabling to prevent ZEBRA-DNA interaction. The role of Ubn-1 in the cell remains elusive as well as the consequences of its interaction with ZEBRA in EBV infected cells. In our work, we have characterized Ubn-1 as a new protein of epithelial cells tight junctions (TJ) and a new member of NACos (nuclear and adhesion complex components) proteins with a dual cellular localisation, the nuclei and the junctions of the cells. Using a proteomic approach coupled to mass spectrometry, we have then studied interacting partners of Ubn-1 in order to get more insights on its role in epithelial cells and identified LYRIC and RACK-1 proteins. Our results suggest that Ubn-1 is involved in different biological processes such regulation of cells proliferation and cell-cell contacts. Finally, in EBV infected epithelial cells, Ubn-1 functions seem depend on its cellular localisation. Nuclear Ubn-1 regulates negatively lytic cycle and virus production interfering with ZEBRA and others cellular factors in the activation of AP-1 promoters. When Ubn-1 is sequestered in TJ, Ubn-1 can no longer act as a repressor of ZEBRA which is free to activate the EBV productive cycle., Le facteur de transcription ZEBRA (EB1) du virus d'Epstein-Barr joue un rôle essentiel dans l'initiation de l'infection lytique et la production virale. L'ubinucléine a été identifiée comme un partenaire cellulaire de ZEBRA, capable de l'empêcher de se fixer à ses séquences d'ADN cibles. Le rôle de l'ubinucléine dans la cellule demeure inconnu, ainsi que les conséquences de son interaction avec ZEBRA dans les cellules infectées par l'EBV. Notre travail a permis, d'abord, de mieux caractériser l'ubinucléine dans la cellule épithéliale en l'identifiant comme une protéine des jonctions serrées. L'ubinucléine a été proposée comme un nouveau membre de la famille des protéines NACos (nuclear and adhesion complex components) possèdant une double localisation, les noyaux et les jonctions des cellules. Afin de mieux comprendre son rôle dans la cellule épithéliale, nous avons étudié par une approche protéomique couplée à la spectrométrie de masse les partenaires de l'ubinucléine et identifié les protéines LYRIC et RACK-1. Nos résultats suggèrent que l'ubinucléine est impliquée dans différents processus biologiques tels que la régulation de la prolifération et de l'adhésion cellulaires. Enfin, dans les cellules épithéliales infectées par l'EBV, les fonctions de l'ubinucléine semblent dépendre de sa localisation cellulaire. Au niveau nucléaire, l'ubinucléine régule négativement le cycle lytique et la production de particules virales en empêchant ZEBRA et d'autres facteurs cellulaires de se fixer à leurs promoteurs de type AP-1. Lorsqu'elle est séquestrée dans les jonctions serrées, l'inhibition de ZEBRA est levée permettant ainsi le bon déroulement du cycle lytique du virus.

L'hypothalamus joue un rôle critique dans la régulation des systèmes physiologiques et de l'homéostasie. Il relaie au niveau central les signaux ou hormones sécrétées en périphérie. L'intégration de ces signaux s'effectue au niveau des interfaces sang/cerveau. Trois grandes interfaces sang/cerveau sont décrites au niveau central : la barrière hémato-encéphalique, les plexus choroïdes et les organes circumventriculaires. Alors que les deux premières sont bien caractérisées, les organes circumventriculaires sont mal connus. La région tubérale de l'hypothalamus médiobasal est une région cérébrale organisée autour du troisième ventricule. Elle a la particularité de contenir à la fois des noyaux hypothalamiques impliqués dans la régulation de grandes fonctions neuroendocrines et l'éminence médiane. L'éminence médiane est un organe circumventriculaire caractérisé par la présence de capillaires fenêtrés permettant la diffusion des molécules circulantes dans le parenchyme cérébral. Cependant, l'éminence médiane est également constituée de cellules épendymogliales particulières appelées tanycytes et dont les fonctions sont encore mal connues. Une des hypothèses est que les tanycytes formeraient une interface sang/cerveau impliquée dans la régulation des échanges entre le sang porte et le liquide céphalorachidien. En accord avec cette hypothèse, des expériences d'immunohistochimie entreprises chez la souris adulte nous ont indiqué que les tanycytes expriment des protéines de jonctions serrées et que cette expression et différente selon leur localisation. En effet, les tanycytes ventraux de l'éminence médiane expriment l'occludine, zonula-occludens-1, la claudine 5 et la claudine 1. De façon intéressante, ces protéines sont organisées en forme de nids d'abeilles autour des corps cellulaires des tanycytes. A l'inverse, les tanycytes dorsaux localisés sur les parois latérales du ventricule expriment l'occludine, zonula occludens-1 et la claudine 5 mais ces protéines ne sont pas organisées en nids d'abeille. Parallèlement, des injections de bleu d'Evans ont permis de montrer que seuls les tanycytes ventraux possèdent des jonctions serrées étanches qui restreignent les échanges entre le compartiment sanguin et le liquide céphalorachidien. En revanche, les tanycytes dorsaux sont perméables à la diffusion du bleu d'Evans indiquant ainsi que les échanges entre le liquide céphalorachidien et le noyau arqué hypothalamique ne sont pas restreints. Cette expression différentielle des protéines de jonctions serrées au niveau de la région tubérale de l'hypothalamus médiobasal est retrouvée également chez le rat adulte. De façon intéressante, des études plus poussées montrent que quelque soit le niveau antéropostérieur étudié, la présence de capillaires fenêtrés est toujours corrélée à la présence de tanycytes exprimant des protéines de jonctions serrées sous forme de nids d'abeilles et qui restreignent la communication entre le sang et le liquide céphalorachidien dans l'hypothalamus médiobasal. Ces résultats suggèrent fortement l'existence d'une intercommunication entre tanycytes et cellules endothéliales impliquée dans la mise en place du phénotype de barrière des tanycytes ventraux. Enfin des résultats préliminaires indiquent que les tanycytes expriment également des protéines de jonctions serrées chez l'Homme adulte. Notre travail montre que chez l'adulte, les tanycytes de l'éminence médiane constituent une interface sang/cerveau impliquée dans la régulation des échanges entre le sang porte et le liquide céphalorachidien. En parallèle, ces résultats apportent de nouvelles informations dans la compréhension des mécanismes régulant l'accès des hormones périphériques au noyau arqué hypothalamique et indiquent que l'éminence médiane pourrait être une voie de passage privilégiée vers ce noyau.

Tight junctions (TJ) are specialized plasma membrane microdomains that encircle the apical pole of each epithelial and endothelial cell, separating apical from basolateral side. They form an intercellular diffusion barrier (or gate) regulating the passage of ions, water, and various macromolecules through the paracellular spaces, and a fence restricting the apical/basolateral diffusion of membrane proteins and lipids. This latter function is deeply involved in cancer cell biology, in terms of loss of cell polarity. Several TJ proteins are involved in organizing signal transduction at TJ. For example, the interaction of TJ protein ZO-1 (zonula occludens 1) with the transcription factor ZONAB (ZO-1 associated nucleic acid protein) is important in the regulation of expression of the proto-oncogene Erb-2 as well as epithelial proliferation/differentiation. Recent studies indicate that different proteins involved in membrane trafficking are associated with tight junctions. Among these proteins are the small G-proteins of the Rab family that regulate specific membrane transport events in both endocytic and exocytic pathways. Rab proteins may coordinate the recruitment of protein complexes necessary for the establishment-maintenance of cell polarity. Based on the studies reviewed here, tight junctions emerge as a platform used to coordinate and regulate cell polarity, and proliferation/differentiation.

Polarity is a fundamental characteristic of most eukaryotic cells. The plasma membrane of such cells consists in two structurally and functionally different domains, i.e., the basolateral and the apical membrane, separated by tight junctions. The generation of the distinct molecular identity of both domains and its maintenance in spite of the dynamics of lipids and proteins at either surface requires sophisticated sorting and trafficking mechanisms. Recent progress in the field of polarized trafficking reveals that, for a detailed understanding of its mechanism and regulation, an integrated approach that includes the flow of both lipids and proteins is imperative. In this review, some recent progress in understanding mechanisms involved in protein sorting and trafficking is discussed. We focus on the role of lipid microdomains (Rafts) in trafficking of proteins to the apical surface of polarized cells.

The blood-brain barrier (BBB) is a complex biological system that consists of endothelial cells, pericytes and astrocytes, which are involved in the induction and maintenance of its physiological and ultrastructural characteristics. The BBB plays a primordial role in isolating the cerebral parenchyma as well as in controlling brain homeostasis by its selective permeability to nutriments and other molecules flowing through the cerebral microcapillaries. A better knowledge of this system is crucial in order to improve the efficiency of brain penetration by drugs, and in order to prevent BBB opening, leading to brain edema, in physiopathological situations such as brain ischemia, trauma or inflammatory processes.

Endothelial cell-cell junctions are required for integrity of the vascular system. Similar to that of epithelial cells, the interendothelial cleft contains tight, adherens and gap junctions, and the newly-defined complexus adherentes. In the past few years, the molecular components of these organelles were identified as well as their mutual interactions. These data deciphered the complex link between the cell membrane and the cytoskeleton. The contribution of these junctions in vessel formation and permeability is discussed in this review.