Thesis Prizes 2015

Prizewinners

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  Dr. Anna Belorusova
  
  Prix de la Société de Biologie de Strasbourg
  
  IGBMC UMR 7104

  The vitamin D nuclear receptor (VDR) is a transcription factor that binds with high affinity its natural ligand, 1α,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol), and acts as a heterodimer with the Retinoid X nuclear Receptors (RXR). Similarly to other nuclear receptors, VDR modulates the expression of regulated genes by selective and ligand-dependent recruitment of coregulators of transcription to a specific genomic locus. Investigation of VDR structure-function is of high interest since analogs of calcitriol have a high potential therapeutic value in the treatment of neurodegenerative and autoimmune diseases, and cancer. Coregulators are, in turn, attractive drug targets in epigenetic-oriented drug discovery. Considering the great therapeutic importance and a clear lack of structural information for nuclear receptor-coregulator assemblies, investigation of such complexes is highly important. My PhD project primarily focuses on the architecture of the complex between VDR, RXR, and a large part of the coactivator MED1, a subunit of the Mediator complex linking nuclear receptors to the basal transcription machinery. Structural studies in solution and biophysical analysis revealed important details of the receptor-coactivator interaction, as well as the overall organization of the complex. This work provides a solid background for the structural investigation of similar complexes involved in the transcriptional control. The second part of the project presents atomic details of VDR activation by several natural and novel synthetic ligands, and aims to explain and validate the displayed biological properties of ligands, but also provide new rationales and novel scaffolds for further design of synthetic compounds.
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  Dr. Romain Bourdy
  
  Prix de la Société de Biologie de Strasbourg
  
  INCI UPR 3212

  La queue de l'aire tegmentale ventrale (tVTA) est une région cérébrale GABAergique récemment mise en évidence localisée en arrière de l'aire tegmentale ventrale (VTA). Elle projette de façon massive aux neurones dopaminergiques de la substance noire compacte (SNc) et de la VTA à l'origine des systèmes nigrostrié et mésolimbique. Ces systèmes sont impliqués dans de nombreuses fonctions comme la motricité et les comportements associés aux drogues. L'objectif de ma thèse a été d'étudier le rôle de la tVTA via ses projections sur ces systèmes. Pour cela, nous avons utilisé des approches variées comprenant l'immunohistochimie, la pharmacologie in vivo, l'électrophysiologie in vivo et l'étude du comportement moteur. Parmi un ensemble de drogues appartenant à différentes classes, l'activation moléculaire de la tVTA sous forme de l'induction du facteur de transcription FosB/FosB est spécifique des psychostimulants et dépend de la dopamine. D'un point de vue physiologique, nous avons montré que la stimulation de la tVTA exerce un tonus inhibiteur sur les neurones dopaminergiques de la VTA et de la SNc. D'autre part, une inactivation pharmacologique de la tVTA supprime l'effet excitateur de la morphine sur les neurones dopaminergiques de la VTA, indiquant un rôle crucial de la tVTA dans leur désinhibition par la morphine. Ces résultats ont conduit à une actualisation du modèle de désinhibition des neurones dopaminergiques par les opioïdes proposé par Johnson et North en 1992. Enfin, des lésions de la tVTA influencent des comportements dépendant du système nigrostrié comme le comportement de rotation provoqué par l'amphétamine, les performances motrices et l'apprentissage moteur. L'ensemble des résultats obtenus au cours de ma thèse a permis de caractériser la tVTA comme un puissant régulateur des systèmes dopaminergiques ayant un rôle dans la réponse aux drogues, la motricité et l'apprentissage moteur.
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  Dr. Olivier Cunrath
  
  Prix de la Société de Biologie de Strasbourg
  
  ESBS UMR 7242

  Metals, in particular iron, are essential for a large range of biological mechanisms. Iron is used by many proteins as cofactor and in this role, it is involved for example in DNA synthesis, oxygen transport or photosynthesis. Pseudomonas aeruginosa, an opportunistic pathogen able to cause severe infections in humans produces two siderophores, pyoverdine and pyochelin, to meet its iron needs. Siderophores are small organic molecules with a high affinity for iron produced by the microorganism and secreted in the extracellular environment to chelate iron.
  During this thesis we were interested in the localization of proteins involved in both siderophore pathways. We could show that the enzymes involved in the biosynthesis are associated to the inner membrane and are forming a multi-protein complex called siderosome. In a second part of this thesis we determined the metal composition, or metallome, of P. aeruginosa grown in different conditions. We have shown for the first time that siderophores play a crucial role in the composition of the metallome. Furthermore, we found evidences that pyochelin is not only used to import iron but can also supply the bacterium with other metals. Finally, this work helped to better understand the siderophore pathways of P. aeruginosa their role in metal homeostasis.
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  Dr. Mélodie Duval
  
  Prix de l'Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
  
  IBMC UPR 9002

  Metals, in particular iron, are essential for a large range of biological mechanisms. Iron is used by many proteins as cofactor and in this role, it is involved for example in DNA synthesis, oxygen transport or photosynthesis. Pseudomonas aeruginosa, an opportunistic pathogen able to cause severe infections in humans produces two siderophores, pyoverdine and pyochelin, to meet its iron needs. Siderophores are small organic molecules with a high affinity for iron produced by the microorganism and secreted in the extracellular environment to chelate iron.
  During this thesis we were interested in the localization of proteins involved in both siderophore pathways. We could show that the enzymes involved in the biosynthesis are associated to the inner membrane and are forming a multi-protein complex called siderosome. In a second part of this thesis we determined the metal composition, or metallome, of P. aeruginosa grown in different conditions. We have shown for the first time that siderophores play a crucial role in the composition of the metallome. Furthermore, we found evidences that pyochelin is not only used to import iron but can also supply the bacterium with other metals. Finally, this work helped to better understand the siderophore pathways of P. aeruginosa their role in metal homeostasis.
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  Dr. Anne‐Sophie Gribling
  
  Prix de la Fondation Université de Strasbourg
  
  IBMC UPR 9002

  Le sélénium est un micronutriment essentiel, connu pour ses propriétés préventives contre certains types de cancers. La forme biologique majeure du sélénium est l’acide aminé sélénocystéine (Sec), retrouvé dans le site actif d’une classe d’enzyme à fort pouvoir antioxydant: les sélénoprotéines. Ces enzymes protègent les cellules des stress oxydants induits par les radicaux libres oxygénés et leur permettent de rétablir ou de maintenir l’homéostasie redox. La synthèse des sélénoprotéines fait appel à un mécanisme de recodage traductionnel complexe, durant lequel la sélénocystéine est incorporée en réponse à un codon UGASec, habituellement signe de terminaison de la traduction. Chez les mammifères, ce processus est conditionné par le recrutement de facteurs spécialisés dans la région 3’ non codante des ARNm des sélénoprotéines, au niveau d’un élément de structure secondaire appelé SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence). Mon travail de thèse a contribué à mettre en évidence l’existence d’un mécanisme particulier de maturation de la coiffe des ARNm de sélénoprotéines. Les ARNm eucaryotes se caractérisent généralement par la présence d’une coiffe monométhylée m7G à leur extrémité 5’. Celle-ci est reconnue par de multiples effecteurs protéiques et joue un rôle essentiel dans l’initiation de la traduction des ARNm, mais également dans leur localisation et dégradation. Durant ma thèse, nous avons montré que certains ARNm de sélénoprotéines échappent à cette règle et possèdent une coiffe hyperméthylée m32,2,7G, à la manière de certains petits ARN non codants qui ne sont pas traduits. Nous avons déterminé le mécanisme de biogenèse de cette coiffe, et montré qu’il fait appel à l’enzyme Tgs1 (Triméthyl-guanosine synthase). Les ARNm de sélénoprotéines coiffés m3G sont traduits in vivo, mais ne sont pas reconnus par le facteur canonique d’initiation de la traduction eIF4E. L’ensemble de mes résultats de thèse va dans le sens de l’existence d’un mécanisme d’initiation atypique de la traduction des ARNm de sélénoprotéines.
  La dérégulation du processus d’expression des sélénoprotéines a un impact majeur sur la cellule et peut conduire au développement de pathologies et de cancers. Ma thèse a contribué à la compréhension de ces mécanismes et à l’élucidation des étapes conduisant à la synthèse des sélénoprotéines.
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  Dr. Amandine Grimm
  
  Prix de la Société de Biologie de Strasbourg
  
  FMTS INSERM U1119

  Les mitochondries jouent un rôle primordial dans la survie et la mort cellulaire car elles gouvernent à la fois le métabolisme énergétique et les voies apoptotiques. Le cerveau est un organe extrêmement énergivore dû à l’importante demande énergétique des neurones pour mener à bien leurs fonctions physiologiques. Il en résulte qu’un dysfonctionnement des mitochondries risque de mener à la mort neuronale et/ou à une neuropathologie telle que la maladie d’Alzheimer. Le but de cette thèse a donc été d’approfondir notre compréhension sur le fonctionnement de ces importantes organelles, ainsi que d’identifier des facteurs clés (endogènes et/ou exogènes) qui sont essentiels dans la régulation de la bioénergétique et la dynamique mitochondriale. Les résultats obtenus montrent que: i) les neurostéroïdes, molécules impliquées dans la régulation des fonctions cérébrales et la neuroprotection, améliorent la bioénergétique mitochondriale en stimulant la respiration cellulaire; ii) les neurostéroïdes réduisent les déficits bioénergétiques observés dans la maladie d'Alzheimer; iii) l’horloge circadienne, qui coordonne toute une variété de processus physiologiques à un moment optimal de la journée, exerce un contrôle réciproque sur la dynamique et la bioénergétique mitochondriale. Les résultats de cette thèse ouvrent des perspectives très intéressantes pour l'élaboration de stratégies régulatrices de l'homéostasie métabolique afin de traiter des maladies liées à un dysfonctionnement mitochondrial et/ou une altération des rythmes biologiques.
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  Dr. Chloé Habermacher
  
  Prix de l'Eurométropole de Strasbourg
  
  LCAMB UPR 7199

  Au cours de ces travaux de thèse, je me suis intéressée principalement aux mécanismes moléculaires impliqués dans l’activation d’une famille émergente de récepteurs canaux, les RP2Xs, protéines transmembranaires impliquées dans de nombreuses voies physiopathologiques et reconnues comme cibles thérapeutiques majeures. Au sein de mon laboratoire d’accueil, nous avons développé des techniques innovantes utilisant la lumière comme stimulus afin, d’une part, de contrôler de façon fine la fonctionnalité de ces récepteurs exprimés dans des neurones, en l’absence de molécules pharmacologiques, et d’autres part, d’identifier, grâce à une sonde moléculaire, des mouvements clés au sein de la protéine se produisant au cours de l’activation. Pour cela nous avons inséré génétiquement et chimiquement des ‘pinces moléculaires’ photo-isomérisables capables d’éloigner ou de rapprocher des domaines distants du pore ionique. Ces mouvements, induits par la lumière, miment relativement bien l’action de l’ATP et nous ont permis de découvrir un nouveau mécanisme d’activation dans lequel la structure du pore ionique se plie pour laisser passer les ions au travers du canal. Ces outils optochimiques sont potentiellement utilisables sur d’autres cibles membranaires pour des investigations tant moléculaires que physiologiques.
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  Dr. Charlène Lemaître
  
  Prix de la Région Alsace-Champagne-Ardenne-Lorraine
  
  IGBMC UMR 7104

  DNA double strand breaks (DSBs) are particularly dangerous and their inefficient repair can lead to chromosomal translocations that may induce cancer. Cells evolved two main DSB repair pathways: Non Homologous End Joining (NHEJ) and Homologous Recombination (HR). In absence of a functional NHEJ pathway, an alternative repair pathway, the alternative end-joining (alt-EJ) has been described. This error-prone mechanism is associated with a high rate of chromosomal translocations. However, this pathway had never been described under physiological situations. The goal of my PhD project was to understand whether nuclear compartmentalization could influence DSB repair. I studied the role of nuclear lamina and nuclear pores, that constitute the nuclear periphery in DSB repair. The first part of my project focused on the role of nucleoporins (Nups), the components of nuclear pores. I found that NUP153 is necessary for cell survival after induction of DSBs and is involved in the choice between NHEJ and HR. In the second part of my project, I tested whether the position of a lesion in the nucleus affects its repair. I created a cell system to induce a single DSB at a genomic locus tethered at the inner nuclear membrane (INM), at nuclear pores or at the nuclear interior. Breaks induced at the INM failed to induce a proper DNA damage response, to repair by HR, and were instead repaired by alt-EJ. I therefore made the first observation of alt-EJ under physiological conditions. My results show that nuclear position dictates DNA repair pathway choice and is a new parameter regulating genome stability.