Synthesis of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates in arabidopsis thaliana using intermediates of peroxisomal fatty acid beta-oxidation.

Polyhydroxyalkanoate (PHA) is a family of polymers composed primarily of R-3-hydroxyalkanoic acids. These polymers have properties of biodegradable thermoplastics and elastomers. Medium-chain-length PHAs (MCL-PHAs) are synthesized in bacteria by using intermediates of the beta-oxidation of alkanoic acids. To assess the feasibility of producing MCL-PHAs in plants, Arabidopsis thaliana was transformed with the PhaC1 synthase from Pseudomonas aeruginosa modified for peroxisome targeting by addition of the carboxyl 34 amino acids from the Brassica napus isocitrate lyase. Immunocytochemistry demonstrated that the modified PHA synthase was appropriately targeted to leaf-type peroxisomes in light-grown plants and glyoxysomes in dark-grown plants. Plants expressing the PHA synthase accumulated electron-lucent inclusions in the glyoxysomes and leaf-type peroxisomes, as well as in the vacuole. These inclusions were similar to bacterial PHA inclusions. Analysis of plant extracts by GC and mass spectrometry demonstrated the presence of MCL-PHA in transgenic plants to approximately 4 mg per g of dry weight. The plant PHA contained saturated and unsaturated 3-hydroxyalkanoic acids ranging from six to 16 carbons with 41% of the monomers being 3-hydroxyoctanoic acid and 3-hydroxyoctenoic acid. These results indicate that the beta-oxidation of plant fatty acids can generate a broad range of R-3-hydroxyacyl-CoA intermediates that can be used to synthesize MCL-PHAs.

Targeting of secretory IgA to Peyer's patch dendritic and T cells after transport by intestinal M cells.

In addition to being instrumental to the protection of mucosal epithelia, secretory IgA (SIgA) adheres to and is transported by intestinal Peyer's patch (PP) M cells. The possible functional reason for this transport is unknown. We have thus examined in mice the outcome of SIgA delivered from the intestinal lumen to the cells present in the underlying organized mucosa-associated lymphoreticular tissue. We show selective association of SIgA with dendritic cells and CD4(+) T and B lymphocytes recovered from PP in vitro. In vivo, exogenously delivered SIgA is able to enter into multiple PP lining the intestine. In PP, SIgA associates with and is internalized by dendritic cells in the subepithelial dome region, whereas the interaction with CD4(+) T cells is limited to surface binding. Interaction between cells and SIgA is mediated by the IgA moiety and occurs for polymeric and monomeric molecular forms. Thus, although immune exclusion represents the main function of SIgA, transport of the Ab by M cells might promote Ag sampling under neutralizing conditions essential to the homeostasis of mucosal surfaces.

Targeting mTORC2 inhibits colon cancer cell proliferation in vitro and tumor formation in vivo.

The mammalian target of rapamycin (mTOR), which exists in two functionally distinct complexes, mTORC1 and mTORC2 plays an important role in tumor growth. Whereas the role of mTORC1 has been well characterized in this process, little is known about the functions of mTORC2 in cancer progression. In this study, we explored the specific role of mTORC2 in colon cancer using a short hairpin RNA expression system to silence the mTORC2-associated protein rictor. We found that downregulation of rictor in HT29 and LS174T colon cancer cells significantly reduced cell proliferation. Knockdown of rictor also resulted in a G1 arrest as observed by cell cycle analysis. We further observed that LS174T cells deficient for rictor failed to form tumors in a nude mice xenograft model. Taken together, these results show that the inhibition of mTORC2 reduces colon cancer cell proliferation in vitro and tumor xenograft formation in vivo. They also suggest that specifically targeting mTORC2 may provide a novel treatment strategy for colorectal cancer.

Expression of a functional single chain antibody on the surface of extracellular enveloped vaccinia virus as a step towards selective tumour cell targeting.

Recombinant vaccinia virus with tumour cell specificity may provide a versatile tool either for direct lysis of cancer cells or for the targeted transfer of genes encoding immunomodulatory molecules. We report the expression of a single chain antibody on the surface of extracellular enveloped vaccinia virus. The wild-type haemagglutinin, an envelope glycoprotein which is not required for viral infection and replication, was replaced by haemagglutinin fusion molecules carrying a single chain antibody directed against the tumour-associated antigen ErbB2. ErbB2 is an epidermal growth factor receptor-related tyrosine kinase overexpressed in a high percentage of human adenocarcinomas. Two fusion proteins carrying the single chain antibody at different NH2-terminal positions were expressed and exposed at the envelope of the corresponding recombinant viruses. The construct containing the antibody at the site of the immunoglobulin-like loop of the haemagglutinin was able to bind solubilized ErbB2. This is the first report of replacement of a vaccinia virus envelope protein by a specific recognition structure and represents a first step towards modifying the host cell tropism of the virus.

Peptabody-EGF: a novel apoptosis inducer targeting ErbB1 receptor overexpressing cancer cells.

The epidermal growth factor receptor (EGFR) plays a central role in cell life by controlling processes such as growth or proliferation. This receptor is commonly overexpressed in a number of epithelial malignancies and its upregulation is often associated with an aggressive phenotype of the tumor. Thus, targeting of EGFR represents a very promising challenge in oncology, and antibodies raised against this receptor have been investigated as potential antitumor agents. Various putative mechanisms of action were proposed for such antibodies, including decreased proliferation, induction of apoptosis, stimulation of the immunological response against targeted cancer cells or combinations thereof. We report here the development of an alternative high affinity molecule that is directed against EGFR. Production of this pentameric protein, named peptabody-EGF, includes expression in a bacterial expression system and subsequent refolding and multimerization of peptabody monomers. The protein complex contains 5 human EGF ligand domains, which confer specific binding towards the extracellular portion of EGFR. Receptor binding of the peptabody-EGF had a strong antiproliferative effect on different cancer cell lines overexpressing EGFR. However, cells expressing constitutive levels of the target receptor were barely affected. Peptabody-EGF treated cancer cells exhibited typical characteristics of apoptosis, which was found to be induced within 30 min after the addition of the peptabody-EGF. In vitro experiments demonstrated a significantly higher binding activity for peptabody-EGF than for the therapeutic monoclonal EGFR antibody Mab-425. Furthermore, the antitumor action provoked by the peptabody-EGF was greatly superior than antibody mediated effects when tested on EGFR overexpressing cancer cell lines. These findings suggest a potential application of this high affinity molecule as a novel tool for anti-EGFR therapy.

Mitochondrial targeting adaptation of the hominoid-specific glutamate dehydrogenase driven by positive Darwinian selection.

Many new gene copies emerged by gene duplication in hominoids, but little is known with respect to their functional evolution. Glutamate dehydrogenase (GLUD) is an enzyme central to the glutamate and energy metabolism of the cell. In addition to the single, GLUD-encoding gene present in all mammals (GLUD1), humans and apes acquired a second GLUD gene (GLUD2) through retroduplication of GLUD1, which codes for an enzyme with unique, potentially brain-adapted properties. Here we show that whereas the GLUD1 parental protein localizes to mitochondria and the cytoplasm, GLUD2 is specifically targeted to mitochondria. Using evolutionary analysis and resurrected ancestral protein variants, we demonstrate that the enhanced mitochondrial targeting specificity of GLUD2 is due to a single positively selected glutamic acid-to-lysine substitution, which was fixed in the N-terminal mitochondrial targeting sequence (MTS) of GLUD2 soon after the duplication event in the hominoid ancestor approximately 18-25 million years ago. This MTS substitution arose in parallel with two crucial adaptive amino acid changes in the enzyme and likely contributed to the functional adaptation of GLUD2 to the glutamate metabolism of the hominoid brain and other tissues. We suggest that rapid, selectively driven subcellular adaptation, as exemplified by GLUD2, represents a common route underlying the emergence of new gene functions.

Targeting B-cell lymphomas with inhibitors of the MALT1 paracaspase.

The paracaspase MALT1 is an Arg-specific protease that cleaves multiple substrates to promote lymphocyte proliferation and survival. The catalytic activity of MALT1 is normally tightly regulated by antigen receptor triggering, which promotes MALT1 activation by its inducible monoubiquitination-dependent dimerization. Constitutive MALT1 activity is a hallmark of specific subsets of B-cell lymphomas, which are characterized by chromosomal translocations or point mutations that activate MALT1 or its upstream regulators. Recent findings suggest that such lymphomas may be sensitive to treatment with MALT1 inhibitors. Here we review recent progress in the understanding of MALT1 function and regulation, and the development of small molecule MALT1 inhibitors for therapeutic applications.

Targeting mitochondria in the infection strategy of the hepatitis C virus.

Hepatitis C virus (HCV) infection induces a state of oxidative stress more pronounced than that observed in many other inflammatory diseases. Here, we propose a temporal sequence of events in the HCV-infected cell whereby the primary alteration consists of a release of Ca(2+) from the endoplasmic reticulum, followed by uptake into mitochondria. This ensues successive mitochondrial dysfunction leading to the generation of reactive oxygen species and a progressive metabolic adaptive response. Evidence is provided for a positive feed-back mechanism between alterations of calcium and redox homeostasis. This likely involves deregulation of the mitochondrial permeability transition and induces progressive dysfunction of cellular bioenergetics. Pathogenetic implications of the model and new opportunities for therapeutic intervention are discussed. This article is part of a Directed Issue entitled: Bioenergetic dysfunction, adaptation and therapy.

Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Redirecting anti-viral CTL against cancer cells by surface targeting of monomeric MHC class I-viral peptide conjugated to antibody fragments.

To combine the advantage of both the tumor targeting capacity of high affinity monoclonal antibodies (mAbs) and the potent killing properties of cytotoxic T lymphocytes (CTL), we investigated the activity of conjugates made by coupling single Fab' fragments, from mAbs specific for tumor cell surface antigens, to monomeric HLA-A2 complexes containing the immunodominant influenza-matrix peptide 58-66. In solution, the monovalent 95 kDa Fab-HLA-A2/Flu conjugates did not activate influenza-specific CTL. However, when targeted to tumor cells expressing the relevant tumor-associated antigen, the conjugates induced CTL activation and efficient tumor cell lysis, as a result of MHC/peptide surface oligomerization. The highly specific and sensitive in vitro cytotoxicity results presented suggest that injection of Fab-MHC/peptide conjugates could represent a new form of immunotherapy, bridging antibody and T lymphocyte attack on cancer cells.

Effectiveness of interventions targeting frequent users of emergency departments: a systematic review

L'article publié de le cadre de cette thèse est intitulé "Effectiveness of interventions targeting frequent users of emergency departments: A systematic review." Il a été publié par les "Annals of Emergency Medicine (AEM)" en juillet 2011. Le titre en français pourrait être: "Efficacité des interventions ciblant les utilisateurs fréquents des services d'urgence: Une revue systématique." Le titre du journal américain pourrait être: "Annales de Médecine d'Urgence". Il s'agit du journal du "Collège Américain des Médecins d'Urgence", en anglais "American College of Emergency Physicians (ACEP)". L'article a été soumis à l'AEM en raison de l'intérêt que ses rédacteurs en chef portent pour le sujet des utilisateurs fréquents des services d'urgence, démontré depuis plus de dix ans par la publication de nombreux articles dans ce domaine. Le facteur d'impact de l'AEM est de surcroît le plus important des journaux d'urgence, assurant ainsi une large diffusion des articles publiés. Lors de sa publication, l'article a été accompagné d'un éditorial signé par le Docteur Maria C. Raven, médecin au Centre Hospitalier de Bellevue à New York, Etats-Unis.¦Contexte et enjeux¦La Direction Générale du Centre Hospitalier Vaudois (CHUV) finance, dans le cadre du plan stratégique 2009-2013, un axe "populations vulnérables". Cet axe est porté en grande partie par des projets développés au sein de la Policinlique Médicale Universitaire et l'Unité des Populations Vulnérables qui prend en charge, enseigne la prise en charge et s'interroge sur la prise en charge des personnes les plus vulnérables. C'est dans ce contexte que nous avons été amenés à réfléchir à l'existence éventuelle de marqueurs de vulnérabilité; l'utilisation fréquente des services d'urgence par certains individus constitue à n'en pas douter l'un de ces marqueurs. Il existe une importante littérature décrivant en détail ces utilisateurs fréquents des services d'urgence, raison pour laquelle nous avons décidé de faire un pas supplémentaire et de nous interroger sur l'efficacité des interventions (quelle qu'elles soient) ciblant cette population particulière. Nous avons ainsi entrepris une revue systématique de la littérature scientifique médicale et sociale pour approfondir cette question, et c'est précisément le résultat de cette recherche qui constitue ce travail de thèse.¦Conclusions et perspectives¦Les utilisateurs fréquents des services d'urgence sont des individus particulièrement vulnérables, et ce aussi bien aux Etats-Unis, qu'en Europe ou en Australie: ils présentent par exemple une mortalité supérieure aux autres utilisateurs des urgences; ils sont également plus à risque de présenter une consommation abusive d'alcool ou de drogues, une maladie mentale, ou une maladie chronique. Ils sont plus souvent sans abri, sans assurance et d'un statut socio-économique bas.¦De nombreuses interventions on été développées pour prendre en charge les utilisateurs fréquents des urgences. Le but de ces interventions est d'une part de réduire la consommation des services d'urgence et d'autre part d'améliorer la santé au sens large de ces patients vulnérables. C'est en ces termes (réduction de la fréquence d'utilisation des services d'urgence et amélioration de la santé) que l'efficacité d'une intervention est mesurée.¦Parmi l'ensemble des interventions étudiées, l'une semble particulièrement efficace pour réduire le nombre de visites aux urgences et améliorer un certain nombre de marqueurs sociaux (accès à un logement ou à une assurance-maladie). Cette intervention est appelée "case management" (ou "gestion de cas", difficile tentative de traduction de ce concept en français), et consiste en une approche multidisciplinaire (médecins, infirmiers, assistants sociaux) fournissant un service individualisé, dans le cadre de l'hôpital et souvent également dans la communauté. L'approche consiste à évaluer les besoins précis du patient, à l'accompagner dans son parcours de soin, à l'orienter si nécessaire et à mettre en place autour de lui un réseau communiquant de manière adaptée.¦Le "case management" ayant montré son efficacité dans la prise en charge des utilisateurs fréquents des services d'urgence, y-compris en termes de coûts, notre conclusion va dans le sens d'encourager les hôpitaux à évaluer l'importance de ce phénomène dans leur propre pratique et à mettre en place des équipes de prise en charge de ces patients, dans le double but de soutenir des patients particulièrement vulnérables et de réduire la consommation des services d'urgence. Suite à la réflexion suscitée par ce travail de thèse, une telle équipe a été mise en place en 2010, dans un cadre de recherche-action, au niveau du CHUV. Ce projet est dirigé par le Dr Patrick Bodenmann, responsable de l'Unité Populations Vulnérables de la Policlinique Médicale Universitaire de Lausanne. Le Dr Bodenmann est également le directeur de cette thèse et le dernier auteur de la revue systématique.

Characterization of high osmolarity-induced vacuole fragmentation in "Saccharomyces c."

La majorité des organelles d'une cellule adaptent leur nombre et leur taille pendant les processus de division cellulaire, de trafic vésiculaire ou suite à des changements environnementaux par des processus de fusion et de fragmentation membranaires. Ceci est valable notamment pour le golgi, les mitochondries, les péroxisomes et les lysosomes. La vacuole est le compartiment terminal de la voie endocytaire dans la levure Saccharomyces cerevisiae\ elle correspond aux lysosomes des cellules mammifères. Suite à un choc hyperosmotique, la vacuole se fragmente en plusieurs petites vésicules. Durant ce projet, cette fragmentation a été étudiée en utilisant la technique de microscopie confocale in vivo. J'ai observé que la division de la vacuole se produit d'une façon asymétrique. La première minute après le choc osmotique, les vacuoles rétrécissent et forment des longues invaginations tubulaires. Cette phase est dépendante de la protéine Vps1, un membre de la famille des protéines apparentées à la dynamine, ainsi que d'un gradient transmembranaire de protons. Pendant les 10-15 minutes qui suivent, des vésicules se détachent dans les régions où l'on observe les invaginations pendant la phase initiale. Cette deuxième phase qui mène à la fission des nouveaux compartiments vacuolaires dépend de la production du lipide PI(3,5)P2 par la protéine Fab1. J'ai établi la suite des événements du processus de fragmentation des vacuoles et propose la possibilité d'un rôle régulateur de la protéine kinase cycline-dépendante Pho85.¦En outre, j'ai tenté d'éclaircir plus spécifiquement le rôle de Vps1 pendant la fusion et fission des vacuoles. J'ai trouvé que tous les deux processus sont dépendants de l'activité GTPase de cette protéine. De plus l'association avec la membrane vacuolaire paraît régulée par le cycle d'hydrolyse du GTP. Vps1 peut lier la membrane sans la présence d'un autre facteur protéinique, ce qui permet de conclure à une interaction directe avec des lipides de la membrane. Cette interaction est au moins partiellement effectuée par le domaine GTPase, ce qui est une nouveauté pour un membre de cette famille de protéines. Une deuxième partie de Vps1, nommée insert B, est impliquée dans la liaison à la vacuole, soit par interaction directe avec la membrane, soit par régulation du domaine GTPase. En assumant que Vps1 détienne deux régions capables de liaison aux membranes, je conclus qu'elle pourrait fonctionner comme facteur de « tethering » lors de la fusion des vacuoles.¦-¦La cellule contient plusieurs sous-unités, appelées organelles, possédant chacune une fonction spécifique. Dépendant des processus qui s'y déroulent à l'intérieur, un environnement chimique spécifique est requis. Pour maintenir ces différentes conditions, les organelles sont séparées par des membranes. Lors de la division cellulaire ou en adaptation à des changements de milieu, les organelles doivent être capables de modifier leur morphologie. Cette adaptation a souvent lieu par fusion ou division des organelles. Le même principe est valable pour la vacuole dans la levure. La vacuole est une organelle qui sert principalement au stockage des aliments et à la dégradation des différents composants cellulaires. Alors que la fusion des vacuoles est un processus déjà bien décrit, la fragmentation des vacuoles a jusqu'ici été peu étudiée. Elle peut être induit par un choc osmotique: à cause de la concentration de sel élevé dans le milieu, le cytosol de la levure perd de l'eau. Par un flux d'eau de la vacuole au cytosol, la cellule est capable d'équilibrer celui-ci. Quand la vacuole perd du volume, elle doit réadapter le rapport entre surface membranaire et volume, ce qui se fait efficacement par une fragmentation d'une grande vacuole en plusieurs petites vésicules. Comment ce processus se déroule d'un point de vue morphologique n'a pas été décrit jusqu'à présent. En analysant la fragmentation vacuolaire par microscopie, j'ai trouvé que celle-ci se déroule en deux phases. Pendant la première minute suivant le choc osmotique, les vacuoles rétrécissent et forment des longues invaginations tubulaires. Cette phase dépend de la protéine Vps1, un membre de la famille des protéines apparentées à la dynamine, ainsi que du gradient transmembranaire de protons. Ce gradient s'établit par une pompe membranaire, la V-ATPase, qui transporte des protons dans la vacuole en utilisant l'énergie libérée par hydrolyse d'ATP. Après cette phase initiale, la formation de nouvelles vésicules vacuolaires dépend de la synthèse du lipide PI(3,5)P2.¦Dans la deuxième partie de l'étude, j'ai tenté de décrire comment Vps1 lie la membrane pour effectuer un remodelage de la vacuole. Vps1 est nécessaire pour la fusion et la fragmentation des vacuoles. J'ai découvert que tous les deux processus dépendent de sa capacité d'hydrolyser du GTP. Ainsi l'association avec la membrane est couplée au cycle d'hydrolyse du GTP. Vps1 peut lier la membrane sans la présence d'une autre protéine, et interagit donc très probablement avec les lipides de la membrane. Deux parties différentes de la protéine sont impliquées dans la liaison, dont une, inattendue, le domaine GTPase.¦-¦Numerous organelles undergo membrane fission and fusion events during cell division, vesicular traffic, or in response to changes in environmental conditions. Examples include Golgi (Acharya et al., 1998) mitochondria (Bleazard et al., 1999) peroxisomes (Kuravi et al., 2006) and lysosomes (Ward et al., 1997). In the yeast Saccharomyces cerevisiae the vacuole is the terminal component of the endocytic pathway and corresponds to lysosomes in mammalian cells. Yeast vacuoles fragment into multiple small vesicles in response to a hypertonic shock. This rapid and homogeneous reaction can serve as a model to study the requirements of the fragmentation process. Here, I investigated osmotically induced fragmentation by time-lapse microscopy. I observe that the small fragmentation products originate directly from the large central vacuole by asymmetric scission rather than by consecutive equal divisions and that fragmentation occurs in two distinct phases. During the first minute, vacuoles shrink and generate deep invaginations, leaving behind tubular structures. This phase requires the dynamin-like GTPase Vps1 and the vacuolar proton gradient. In the subsequent 10-15 minutes, vesicles pinch off from the tubular structures in a polarized fashion, directly generating fragmentation products of the final size. This phase depends on the production of phosphatidylinositol- 3,5-bisphosphate by the Fab1 complex. I suggest a possible regulation of vacuole fragmentation by the CDK Pho85. Based on my microscopy study I established a sequential involvement of the different fission factors.¦In addition to the morphological description of vacuole fragmentation I more specifically aimed to shed some light on the role of Vps1 in vacuole fragmentation and fusion. I find that both functions are dependent on the GTPase activity of the protein and that also the membrane association of the dynamin-like protein is coupled to the GTPase cycle. I found that Vps1 has the capacity for direct lipid binding on the vacuole and that this lipid binding is at least partially mediated through residues in the GTPase domain, a complete novelty for a dynamin family member. A second stretch located in the region of insert Β has also membrane-binding activity or regulates the association with the vacuole through the GTPase domain. Under the assumption of two membrane-binding regions I speculate on Vps1 as a possible tethering factor for vacuole fusion.