Development of metabolic labeling strategies to study changes in protein expression

Résumé : Les progrès techniques de la spectrométrie de masse (MS) ont contribué au récent développement de la protéomique. Cette technique peut actuellement détecter, identifier et quantifier des milliers de protéines. Toutefois, elle n'est pas encore assez puissante pour fournir une analyse complète des modifications du protéome corrélées à des phénomènes biologiques. Notre objectif était le développement d'une nouvelle stratégie pour la détection spécifique et la quantification des variations du protéome, basée sur la mesure de la synthèse des protéines plutôt que sur celle de la quantité de protéines totale. Pour cela, nous volions associer le marquage pulsé des protéines par des isotopes stables avec une méthode d'acquisition MS basée sur le balayage des ions précurseurs (precursor ion scan, ou PIS), afin de détecter spécifiquement les protéines ayant intégré les isotopes et d'estimer leur abondance par rapport aux protéines non marquées. Une telle approche peut identifier les protéines avec les plus hauts taux de synthèse dans une période de temps donnée, y compris les protéines dont l'expression augmente spécifiquement suite à un événement précis. Nous avons tout d'abord testé différents acides aminés marqués en combinaison avec des méthodes PIS spécifiques. Ces essais ont permis la détection spécifique des protéines marquées. Cependant, en raison des limitations instrumentales du spectromètre de masse utilisé pour les méthodes PIS, la sensibilité de cette approche s'est révélée être inférieure à une analyse non ciblée réalisée sur un instrument plus récent (Chapitre 2.1). Toutefois, pour l'analyse différentielle de deux milieux de culture conditionnés par des cellules cancéreuses humaines, nous avons utilisé le marquage métabolique pour distinguer les protéines d'origine cellulaire des protéines non marquées du sérum présentes dans les milieux de culture (Chapitre 2.2). Parallèlement, nous avons développé une nouvelle méthode de quantification nommée IBIS, qui utilise des paires d'isotopes stables d'acides aminés capables de produire des ions spécifiques qui peuvent être utilisés pour la quantification relative. La méthode IBIS a été appliquée à l'analyse de deux lignées cellulaires cancéreuses complètement marquées, mais de manière différenciée, par des paires d'acides aminés (Chapitre 2.3). Ensuite, conformément à l'objectif initial de cette thèse, nous avons utilisé une variante pulsée de l'IBIS pour détecter des modifications du protéome dans des cellules HeLa infectée par le virus humain Herpes Simplex-1 (Chapitre 2.4). Ce virus réprime la synthèse des protéines des cellules hôtes afin d'exploiter leur mécanisme de traduction pour la production massive de virions. Comme prévu, de hauts taux de synthèse ont été mesurés pour les protéines virales détectées, attestant de leur haut niveau d'expression. Nous avons de plus identifié un certain nombre de protéines humaines dont le rapport de synthèse et de dégradation (S/D) a été modifié par l'infection virale, ce qui peut donner des indications sur les stratégies utilisées par les virus pour détourner la machinerie cellulaire. En conclusion, nous avons montré dans ce travail que le marquage métabolique peut être employé de façon non conventionnelle pour étudier des dimensions peu explorées en protéomique. Summary : In recent years major technical advancements greatly supported the development of mass spectrometry (MS)-based proteomics. Currently, this technique can efficiently detect, identify and quantify thousands of proteins. However, it is not yet sufficiently powerful to provide a comprehensive analysis of the proteome changes correlated with biological phenomena. The aim of our project was the development of ~a new strategy for the specific detection and quantification of proteomé variations based on measurements of protein synthesis rather than total protein amounts. The rationale for this approach was that changes in protein synthesis more closely reflect dynamic cellular responses than changes in total protein concentrations. Our starting idea was to couple "pulsed" stable-isotope labeling of proteins with a specific MS acquisition method based on precursor ion scan (PIS), to specifically detect proteins that incorporated the label and to simultaneously estimate their abundance, relative to the unlabeled protein isoform. Such approach could highlight proteins with the highest synthesis rate in a given time frame, including proteins specifically up-regulated by a given biological stimulus. As a first step, we tested different isotope-labeled amino acids in combination with dedicated PIS methods and showed that this leads to specific detection of labeled proteins. Sensitivity, however, turned out to be lower than an untargeted analysis run on a more recent instrument, due to MS hardware limitations (Chapter 2.1). We next used metabolic labeling to distinguish the proteins of cellular origin from a high background of unlabeled (serum) proteins, for the differential analysis of two serum-containing culture media conditioned by labeled human cancer cells (Chapter 2.2). As a parallel project we developed a new quantification method (named ISIS), which uses pairs of stable-isotope labeled amino acids able to produce specific reporter ions, which can be used for relative quantification. The ISIS method was applied to the analysis of two fully, yet differentially labeled cancer cell lines, as described in Chapter 2.3. Next, in line with the original purpose of this thesis, we used a "pulsed" variant of ISIS to detect proteome changes in HeLa cells after the infection with human Herpes Simplex Virus-1 (Chapter 2.4). This virus is known to repress the synthesis of host cell proteins to exploit the translation machinery for the massive production of virions. As expected, high synthesis rates were measured for the detected viral proteins, confirming their up-regulation. Moreover, we identified a number of human proteins whose synthesis/degradation ratio (S/D) was affected by the viral infection and which could provide clues on the strategies used by the virus to hijack the cellular machinery. Overall, in this work, we showed that metabolic labeling can be employed in alternative ways to investigate poorly explored dimensions in proteomics.

Qualités psychométriques de la version française de la TAS-20 et prévalence de l'alexithymie chez 264 adolescents tout-venant [The 20-item Toronto alexithymia scale: structural validity, internal consistency and prevalence of alexithymia in a Swiss adolescent sample]

L'objectif de cette étude est d'examiner la structure factorielle et la consistance interne de la TAS-20 sur un échantillon d'adolescents (n = 264), ainsi que de décrire la distribution des caractéristiques alexithymiques dans cet échantillon. La structure à trois facteurs de la TAS-20 a été confirmée par notre analyse factorielle confirmatoire. La consistance interne, mesurée à l'aide d'alpha de Cronbach, est acceptable pour le premier facteur (difficulté à identifier les sentiments (DIF)), bonne pour le second (difficulté à verbaliser les sentiments (DDF)), mais en revanche, faible pour le troisième facteur (pensées orientées vers l'extérieur (EOT)). Les résultats d'une Anova mettent en évidence une tendance linéaire indiquant que plus l'âge augmente plus le niveau d'alexithymie (score total TAS-20), la difficulté à identifier les sentiments et les pensées orientées vers l'extérieur diminuent. En ce qui concerne la prévalence de l'alexithymie, on remarque en effet que 38,5 % des adolescents de moins de 16 ans sont considérés comme alexithymiques, contre 30,1 % des 16-17 ans et 22 % des plus de 17 ans. Notre étude indique donc que la TAS-20 est un instrument adéquat pour évaluer l'alexithymie à l'adolescence, tout en suggérant quelques précautions étant donné l'aspect développemental de cette période.

Construire sa vie (Life designing): Un paradigme pour l'orientation au 21e siècle

La nouvelle organisation sociale du travail du début du 21e siècle pose une série de questions et lance de nombreux défis aux spécialistes de l'accompagnement en orientation professionnelle. Compte tenu de la mondialisation du conseil en orientation, c'est dans un cadre international que nous avons décidé d'aborder ces questions, puis de formuler des réponses potentiellement innovantes. Cette approche permet d'éviter les difficultés que soulève la création de modèles et de méthodes dans un pays donné en tentant ensuite de les exporter dans d'autres, où ils doivent être adaptés pour être utilisés. Cet article présente le premier résultat tangible de cette collaboration : un modèle et des méthodes d'accompagnement des personnes. Le modèle « Construire sa vie », destiné à des interventions d'accompagnement en orientation se fonde sur cinq présupposés concernant les personnes et leur vie professionnelle : des possibilités liées aux contextes, des processus dynamiques, une progression non linéaire, des perspectives multiples et des configurations individuelles. En partant de ces présupposés, nous avons bâti un modèle en contexte, se réclamant de l'épistémologie du constructionnisme social, reconnaissant en particulier que les connaissances et l'identité d'un individu sont le produit d'interactions sociales et que le sens est co-construit, via la médiation du discours. Le cadre général « construire sa vie » s'appuie sur les théories de la construction de soi (Guichard, 2005) et de la construction des parcours professionnels (Savickas, 2005), qui décrivent les conduites d'orientation et leurs développements. Ce cadre concerne toute la vie, il est holiste, tient compte des contextes et est préventif.

Social trust : a public good?

Combining theories on social trust and social capital with sociopsychological approaches and applying contextual analyses to Swiss and European survey data, this thesis examines under what circumstances generalised trust, often understood as public good, may not benefit everyone, but instead amplify inequality. The empirical investigation focuses on the Swiss context, but considers different scales of analysis. Two broader questions are addressed. First, might generalised trust imply more or less narrow visions of community and solidarity in different contexts? Applying nonlinear principal component analysis to aggregate indicators, Study 1 explores inclusive and exclusive types of social capital in Europe, measured as regional configurations of generalised trust, civic participation and attitudes towards diversity. Study 2 employs multilevel models to examine how generalised trust, as an individual predisposition and an aggregate climate at the level of Swiss cantons, is linked to equality- directed collective action intention versus radical right support. Second, might high-trust climates impact negatively on disadvantaged members of society, precisely because they reflect a normative discourse of social harmony that impedes recognition of inequality? Study 3 compares how climates of generalised trust at the level of Swiss micro-regions and subjective perceptions of neighbourhood cohesion moderate the negative relationship between socio-economic disadvantage and mental health. Overall, demonstrating beneficial, as well as counterintuitive effects of social trust, this thesis proposes a critical and contextualised approach to the sources and dynamics of social cohesion in democratic societies. -- Cette thèse combine des théories sur le capital social et la confiance sociale avec des approches psychosociales et s'appuie sur des analyses contextuelles de données d'enquêtes suisses et européennes, afin d'étudier dans quelles circonstances la confiance généralisée, souvent présentée comme un bien public, pourrait ne pas bénéficier à tout le monde, mais amplifier les inégalités. Les études empiriques, centrées sur le contexte suisse, intègrent différentes échelles d'analyse et investiguent deux questions principales. Premièrement, la confiance généralisée implique-t-elle des visions plus ou moins restrictives de la communauté et de la solidarité selon le contexte? Dans l'étude 1, une analyse à composantes principales non-linéaire sur des indicateurs agrégés permet d'explorer des types de capital social inclusif et exclusif en Europe, mesurés par des configurations régionales de confiance généralisée, de participation civique, et d'attitudes envers la diversité. L'étude 2 utilise des modèles multiniveaux afin d'analyser comment la confiance généralisée, en tant que prédisposition individuelle et climat agrégé au niveau des cantons suisses, est associée à l'intention de participer à des actions collectives en faveur de l'égalité ou, au contraire, à l'intention de voter pour la droite radicale. Deuxièmement, des climats de haute confiance peuvent-ils avoir un impact négatif sur des membres désavantagés de la société, précisément parce qu'ils reflètent un discours normatif d'harmonie sociale qui empêche la reconnaissance des inégalités? L'étude 3 analyse comment des climats de confiance au niveau des micro-régions suisses et la perception subjective de faire partie d'un environnement cohésif modèrent la relation négative entre le désavantage socio-économique et la santé mentale. En démontrant des effets bénéfiques mais aussi contre-intuitifs de la confiance sociale, cette thèse propose une approche critique et contextualisée des sources et dynamiques de la cohésion sociale dans les sociétés démocratiques.