Dissertations / Theses on the topic 'Physiopathologie – Aspect moléculaire'

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval comme exigence partielle du programme de maîtrise en médecine expérimentale-génétique des populations humaines offerts à l'Université du Québec à Chicoutimi en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université Laval pour l'obtention du grade ès sciences (M.Sc.)"
L’asthme est une affection respiratoire chronique caractérisée par des processus inflammatoires. Ceux-ci sont provoqués par l’interaction de différentes cellules effectrices avec la muqueuse bronchique, ce qui engendre un remodelage des tissus. Le macrophage, étant donné sont implication dans l’autorégulation du processus inflammatoire dans l’asthme, s’est avéré une cible intéressante pour mieux comprendre les bases moléculaires de ce trait. Dans un premier temps, la technologie des puces d’ADN a été utilisée lors de ce projet de recherche pour identifier des biomarqueurs relatifs au rôle du macrophage alvéolaire dans l’asthme, dans le but de mieux documenter le phénotype de cette cellule dans le contexte de l’asthme allergique. D’ailleurs, une famille de gène ayant une implication probable dans la pathologie de l’asthme, les HSP, plus précisément le HSP60, a pu être mis en évidence. Dans un deuxième temps, le potentiel anti-inflammatoire d’un composé isolé d’origine naturelle, la querciméritrine, a pu être testé en utilisant le macrophage comme modèle cellulaire, dans le but de développer de nouvelles approches thérapeutiques. En effet, les recherches ayant pour cible le macrophage ou ses médiateurs pourraient permettre de mieux comprendre sont rôle dans l’asthme et mener au développement de nouvelles thérapies pour le contrôle des maladies inflammatoires.

Les nématodes à galles du genre Méloidogyne ou « root-knot nematodes (RKN) », sont de redoutables endoparasites sédentaires obligatoires de nombreuses espèces végétales. Ils sont capables d’engendrer de profondes modifications au niveau des cellules racinaires, en induisant la formation de structures nourricières spécifiques. Ces cellules vasculaires des racines évoluent en cellules nourricières géantes complexes (cellules géantes) qui fournissent les nutriments indispensables à la croissance, la sédentarisation et le développement des nématodes jusqu’au stade adulte fertile. Les cellules géantes sont acytokinétiques, multinucléées et hypertrophiées. Leur cytoplasme est dense et présente une intense activité métabolique. Les organites qu’il renferme prolifèrent abondamment. L’actine et le cytosquelette microtubulaire sont totalement réarrangés. Par conséquent, le cytosquelette de la cellule végétale pourrait être l’une des principales cibles d’action du nématode au moment de l’infection et sa réorganisation semble être une étape majeure pour la réussite du cycle de vie du parasite. Afin de savoir quel rôle joue le cytosquelette lors de la croissance isodiamétrique des cellules nourricières et quels sont les composants du cytosquelette impliqués dans la mise en place des sites d’alimentation du nématode ou « nematode feeding sites (NFS) », nous avons entrepris l’étude de la répartition et du réarrangement des microtubules du cytosquelette tout au long du développement des cellules géantes. L’analyse immunocytochimique des tubulines ainsi que l’observation in vivo des microtubules (MT) décorées avec le GFP a mis en évidence d’importantes modifications du cytosquelette au cours du développement des cellules géantes. Nos résultats montrent clairement que les microtubules corticaux sont denses et apparemment désordonnés et que les MTs endoplasmiques subissent probablement une dépolymérisation partielle au cours de l’ontogénèse des cellules géantes. Par ailleurs on observe dans ces cellules de nombreux sites contenant des phragmoplastes non alignés lors d’événements mitotiques qui s’avèrent également incomplets. Ce réarrangement global du cytosquelette semble important pour l’initiation de la formation puis le développement des galles. Afin de mieux comprendre les réarrangements du cytosquelette qui apparaissent lors du développement des cellules nourricières, nous avons entrepris l’étude du rôle spécifique des y-tubulines dans la nucléation MT au niveau des centres d’organisation MT (MTOCs). L’analyse par RT-PCR quantitative a révélé, au niveau des NFS, une surexpression des transcrits des gènes des deux y-tubulines d’Arabidopsis (TUBG1 et TUBG2) ainsi que des gènes codant les protéines du complexe y-tubuline (GCP3 et GCP4). En utilisant des lignées mutantes pour les protéines du complexe y-tubuline, nous avons démontré que les deux y-tubulines (TUBG1 et TUBG2) sont nécessaires au bon développement des cellules nourricières et à la maturité des nématodes. Les analyses immunocytochimiques des racines d’Arabidopsis infectées par les nématodes ont montré que les y-tubulines GFPs sont abondamment présentes et localisées au niveau des phragmoplastes des cellules géantes et qu’elles y sont associées au MTs corticaux et cytosoliques. En outre, l’immunofluorescence des y-tubulines de lignées mutantes dans les racines infectées par les nématodes a indiqué que les y-tubulines protéines TUBG1 et TUBG2 n’ont pas la même localisation dans les cellules géantes : TUGB1 est fortement concentrée autour de la membrane nucléaire alors que TUBG2 est répartie dans l’ensemble du cortex cellulaire. Nous avons généré des plantes transgéniques exprimant la protéine de fusion y-tubuline-GFP et les observations in vivo du méristène apical des racines ont mis en évidence une répartition homogène de la protéine dans tout le cytoplasme, le cortex cellulaire et le long des fuseaux miotiques et des phragmoplastes pendant la mitose. Dans les cellules géantes, la y-tubuline est répartie principalement autour des noyaux avec une répartition régulière en tache. La surexpression de la y-tubuline a également provoqué une croissance incurvée des racines avec apparition d’un phénotype en forme de vrille. Le traitement avec des molécules chimiques actives sur le cytosquelette (propyzamide et oryzaline) a entraîné une réversion de ce phénotype vrillé et un retour à une croissance normale des racines, identique au type sauvage. Enfin, l’immunolocalisation réalisée en microscopie électronique a démontré que GCP3 est co-localisée avec la y-tubuline autour de la surface nucléaire et dans le cortex de la cellule géante. De ce fait l’existence d’une complexe de type « y-tubulin ring complex (yTuRC) » dans les cellules géantes est très vraisemblable. Ce travail suggère que la présence des MTOCs dans les cellules géantes pourrait être responsable d’un nouveau type de nucléation MT au niveau du cortex cellulaire, autour des noyaux et pendant la phase de mitose de cellules géantes induites par les nématodes à galles. Par conséquent, les y-tubulines semblent jouer un rôle important dans le contrôle de la restructuration du cytosquelette des cellules géantes induites par les nématodes
Root-knot nematode (RKN) Meloidogyne species are one of the most important obligate sedentary endoparasites attacking many plants species. They are competent to modify plant root cells by inducing specialized feeding structures. The genera Meloidogyne is capable to induce abnormal changes in selectes root vascular cells to form complex feeding cells (giant cells) that supply nutrients for the nematodes to enlarge, become sedentary and finally developing into fertile adults. Giant cells are hypertrophied multinucleated acytokinetic cells containing a dense metabolically active cytoplasm filled with proliferating organelles and showing an entirely rearranged actin and microtubular cytoskeleton. Therefore, the plant cytoskeleton might be one of the main targets during nematode infection and its rearrangement seems to be important for the successful completion of the nematode’s life cycle. In order to find out which role the cytoskeleton plays during the fast isodiametric growth of feeding cells and which cytoskeleton components are involved in the cytoskeletal remodelling of nematode feeding site (NFS), we investigated the distribution of the microtubular cytoskeleton and its behaviour during giant cell development. Immunocytochemical analysis of tubulins as well as in vivo observation of GFP-decorates microtubules (MT) revealed that severe changes of the cytoskeleton occur during feeding cell development. Our results provide evidence that cortical microtubules are dense and seemingly disordered and that endoplasmic MT’s probably undergo partial depolymerisation during giant cell ontogeny. On the other hand, large and multiple malformed spindles and phragmoplasts are seen in these giant feeding cells during (incomplete) mitotic events. The rearrangement of the cytoskeleton seems important for the proper initiation and development of galls,. In order to better understand the cytoskeleton rearrangement during feeding cell development we have initiated studies to investigate the involvement of y-tubulins which are required for MT nucleation at MT organizing centers (MTOCs). Our quantitative-RT-PCR analysis revealed that the transcripts of Arabidopsis y-tubulin genes (TUBG1 and TUBG2) and two y-tubulin complex proteins genes (GCP3 and GCP4) are upregulated in NFS. By using y-tubulin mutant lines, we demonstrated that both Arabidopsis y-Tubulins are needed for proper feeding cell development and nematode maturity. Immunocytochemical analyses of nematode infected Arabidopsis roots illustrated that y-tubulin-GFP are abundantly present in giant cells, localized to giant cell phragmoplasts and are associated with the cortical and cytosolic MTs. Furthermore, the immunofluorescence of y-tubulins in roots of nematode infected mutant lines indicated that y-tubulin proteins (TUBG1 and TUBG2) localize differently in giant cells : TUBG1 is highly concentrated around the nuclear surface of giant cell whereas TUBG2 is mainly distributed throughout the celle cortex. We have generated transgenic plants expressing the y-tubulin –GFP protein and in vivo observations of root apical meristem revealed abundant protein distributed throughout the cytoplasm and along spindles during mitosis. In giant cells y-tubulin was distributed mainly around the nuclei. Overexpression of y-tubulin also induced roots to skew and to adopt a twisted phenotype. Treatment with cytoskeleton drugs (propyzamide and oryzalin) showed that the twisted phenotype disappeared and roots grew traight as in wild type. Finally, immunolocalization carried out at the light and electron microscope level demonstrated that GCP3 colocalized with y-tubulin along the nuclear surface and in the giant cell cortex suggesting the presence of thze y-tubulin ring complex (yTuRC) in giant cells. This work suggests the presence of MTOCs in giant cells that might responsible for novel MT nucleation at the cell cortex, around the nuclei and during mitosis in giant-feeding cells induced by roots-knot nematodes. Therefore, y-tubulins may be play an important role in the control of cytoskeleton remodelling in nematode induced feeding cells

La tyrosinémie héréditaire de type 1 (TH1) est un désordre autosomique récessif causé par la déficience en fumarylacétoacétate hydrolase (FAH), la dernière enzyme du sentier catabolique de la tyrosine. Cette maladie métabolique sévère est caractérisée principalement par des dysfonctions hépatiques et rénales, dues à l’accumulation de métabolites toxiques. Par ailleurs, les dommages créés au niveau du foie peuvent mener jusqu’au développement d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). Le seul traitement disponible est un apport quotidien en NTBC combiné avec une diète restrictive faible en tyrosine et phénylalanine. Alors que ce traitement augmente l’espérance de vie des patients, le risque de développer un CHC demeure. Les objectifs généraux du travail sont de définir les variations physiopathologiques du phénotype de la TH1 ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans la transformation cellulaire et la progression de la dysfonction hépatique dans un modèle murin. Des souris fah-/- ont été soumises à une interruption du NTBC afin d’étudier l’implication des voies de signalisation à différentes étapes de la maladie. Le retrait du NTBC induit une dégénérescence des conditions physiologiques générales. L’analyse histologique a dévoilé une distorsion de la morphologie du foie avec des lésions hépatocellulaires accompagnées d’inflammation et de nodules stéatosiques. Les résultats d’immunobuvardage ont démontré une modulation progressive et chronique des voies de signalisation en réponse au stress et liées à la survie et la prolifération cellulaire. À ce stade, aucun cancer n’a été diagnostiqué, mais une importante activation des voies de signalisation du réticulum endoplasmique a été démontrée durant la progression de la TH1. Cette modulation peut jouer un rôle central lors de la dégénération des cellules hépatiques en créant un microenvironnement propice à l’éventuelle croissance et invasion du CHC.
Hereditary tyrosinemia type 1 (HT1) is an autosomal recessive disorder caused by deficiency of fumarylacetoacetate hydrolase (FAH), the last enzyme of the tyrosine catabolic pathway. This severe metabolic disease is mainly caracterized by liver and kidney dysfuntion, due to the accumulation of toxic metabolites. Moreover, injuries inflicted on the liver could lead to the development of hepatocellular carcinoma (HCC). Actually, the only treatment is a daily intake of NTBC combined with a restrictive diet low in tyrosine and phenylalanine. While this treatment increases the life expectancy of patients, the risk of developing HCC remains. The general objectives of this work are to determine the pathophysiological changes of the HT1 phenotype and the molecular mechanisms involved in cell transformation and progression of liver dysfunction in a mouse model. fah-/- mice were subjected to NTBC withdrawal to investigate the signaling pathways involved in various stages of the disease. The interruption of NTBC induced a degeneration of general physiological conditions. Histological analysis revealed a distortion of the liver’s morphology with hepatocellular lesions, inflammation and steatotic nodules. Western blotting results have shown a chronic and progressive modulation of signaling pathways related to cell survival and proliferation in response to stress. At this point, no cancer has been diagnosed, but a significant activation of the endoplasmic reticulum signaling pathways has been demonstrated during the progression of TH1. This modulation may play a central role in the degeneration of liver cells by creating a microenvironment suitable for future HCC growth and invasion.

Le diabète est une dérégulation systémique chronique caractérisée par des perturbations métaboliques permanentes à l’origine de nombreuses complications, y compris le cancer. Le diabète augmente le risque du cancer colorectal (CRC) de 1,2 à 1,5 fois. Cependant, les voies moléculaires et cellulaires en jeu ne sont pas assez élucidées. Nos résultats témoignent d’une dérégulation de la voie AMPK/mTORC1 dans le diabète et le CRC avec une surexpression de la NADPH oxydase Nox4, augmentant ainsi la production de ROS. Ceci provoque un stress oxydatif qui s’élève en cas de diabète et contribue à la progression du CRC. De plus, nos résultats montrent que ce stress induit une altération de la voie de signalisation AMPK/mTORC1, aboutissant à une agressivité accrue du comportement des cellules cancéreuses du côlon et de la formation de polypes. Notre projet permet, d’une part, d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans la progression du CRC induite par le diabète et d’autre part, de développer des stratégies thérapeutiques efficaces pour inverser la progression du CRC chez les patients diabétiques
Diabetes is a chronic systemic malfunction characterized by persistent metabolic disturbances that culminate in a high rate of complications to which cancer was recently annexed. In fact, diabetes inflates colorectal cancer (CRC) risk by 1.2-1.5 folds. However, the cellular and molecular pathways involved are not well understood. Our results show that AMPK/mTORC1 pathway is deregulated in both diabetes and CRC. This was paralleled by an elevation in the expression of the NADPH oxidase Nox4 leading to an increase in ROS production. Furthermore, our results show that oxidative stress, secondary to alteration in the level and activity of Nox4 is augmented in diabetes and contributes to the progression of CRC. The resulting oxidative stress further led to an alteration in the signaling of the AMPK/mTORC1 pathways culminating in an exacerbated aggressiveness in cancer cell behavior and colon polyp formation. Our project allows the identification of novel molecular mechanisms involved in diabetes-induced CRC progression and development of effective therapeutic strategies to reverse the progression of CRC in diabetic patients

L'HBP est une pathologie très fréquemment associée au vieillissement pouvant être source de complications importantes nécessitant des traitements médicaux ou chirurgicaux. Pour sa part, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et la seconde cause de décès reliés au cancer chez l'homme. Au total , près de 75% des hommes développeront une hyperplasie bénigne entre l'âge de 55 ans et 90 ans, alors que 12% des hommes, soit un homme sur huit, développeront un cancer de la prostate. Puisque nous vivons dans une société vieillissante, le nombre d'hommes atteints de ces pathologies ne fera qu'augmenter sans cesse. C'est alimenté par la présence locale d'androgènes que le cancer de la prostate se développe insidieusement. Le dépistage des hommes au stade précoce de la maladie est essentiel à la survie des patients puisqu'elle se traite· alors efficacement. Nous avons donc évalué par immunocytochimie la pertinence des protéines AR, ERß, Cdc47 et AlbZIP comme marqueurs de maladies prostatiques. Ces travaux ont démontré qu'AlbZIP et Cdc47 pourraient être utilisés comme marqueurs diagnostiques et pronostiques de maladies prostatiques. AR joue un rôle prédominant dans la transcription des gènes impliqués dans la croissance et la prolifération des cellules prostatiques normales et cancéreuses. Bien que nous n'ayons observé aucune différence par immunocytochimie dans les niveaux d'expression de cette protéine au cours du processus de carcinogenèse, la quantification de l'ARNm de AR par hybridation in situ a bien démontré que ceux-ci étaient significativement plus élevés dans la prostate cancéreuse comparativement aux cellules prostatiques bénignes. De plus, nous avons démontré que la localisation intracellulaire combinée de la protéine AR dans le noyau et le cytoplasme pourrait potentiellement être marqueur d'un risque accru que le cancer s'étende à l'extérieur de la prostate. Enfin, pour mieux comprendre le métabolisme des androgènes dans les cellules épithéliales et stromales de la prostate humaine bénigne, nous avons quantifié par PÇ; R quantitatif en temps réel les transcrits de AR et d'enzymes de la stéroïdogenès.e impliquées dans le métabolisme des androgènes. Cette étude préliminaire tend à confirmer l'importance des deux types cellulaires dans la synthèse globale intracrine d'androgènes intraprostatiques.

La myopathie à agrégats tubulaires (TAM) est une maladie génétique qui se caractérise par la présence d’agrégats tubulaires dans les biopsies musculaires de patients. Notre équipe a identifié pour la première fois des mutations dans STIM1 comme étant à l’origine de cette maladie. STIM1 (stromal interaction molecule 1) est le senseur calcique du réticulum sarco/endoplasmique (RE/RS). En effet, en cas de diminution du calcium (Ca2+) dans le RE/RS, STIM1 se déplie, oligomérise et migre à proximité de la membrane plasmique (MP) pour activer le canal calcique ORAI1 et permettre le remplissage des stocks. Ce mécanisme est le «store-operated Ca2+ entry» (SOCE). D’autres équipes ont rapporté une mutation dans STIM1 (p.R304W) conduisant à une TAM associée à d’autres symptômes, ou encore syndrome de Stormorken. Ainsi, ce travail a eu pour but d’étudier et de comparer l’impact des mutations TAM et Stormorken à différents niveaux du SOCE. Nous avons ainsi montré que les mutations TAM et Stormorken conduisent à une augmentation de l’expression de STIM1, à la formation de clusters constitutifs de STIM1 à proximité de la MP, ainsi qu’au recrutement du canal ORAI1 et à l’activation de la voie du NFAT, dépendante du Ca2+
Tubular aggregate myopathy (TAM) is a genetic disorder characterized by tubular aggregates in muscle biopsies of patients. Our team identified for the first time mutations in STIM1 as causative of this disease. STIM1 (stromal interaction molecule 1) is the main calcium (Ca2+) sensor of the endo/sarcoplasmic reticulum (ER/SR). Following Ca2+ depletion of the ER/SR, STIM1 unfolds, oligomerizes and migrates close to the plasma membrane (PM) to activate the Ca2+ channel ORAI1, leading to Ca2+ entry. This mechanism is the «store-operated Ca2+ entry» (SOCE). Several teams report a mutation in STIM1 (p.R304W) leading to TAM associated with other symptoms, described as Stormorken syndrome. Therefore, this work aims to assess and compare the impact of TAM and Stormorken mutations at different stages of the SOCE pathway. We show that TAM and Stormorken mutations lead to an increase expression of the protein, a constitutive STIM1 clustering near the PM, to ORAI1 constitutive recruitment and to the activation of a Ca2+ -dependent pathway: the NFAT pathway

Par sa fréquence et sa gravité, le cancer colorectal (CCR) demeure un problème de santé publique. Notre objectif global est de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l'homéostasie intestinale au travers de Mucdhl, une cadhérine atypique méconnue mais qui semble jouer un rôle très particulier dans l'épithélium intestinal et être impliquée dans les CCR. De manière intéressante, son expression semble fréquemment perdue dans les CCR, tandis que son maintien dans les cellules cancéreuses coliques diminue leur potentiel tumoral.Pour mieux appréhender le mode d'action de Mucdhl, une caractérisation fonctionnelle de son interaction avec β-caténine oncogénique a été réalisée et de nouveaux partenaires ont été identifiés dans les cellules intestinales. Afin de comprendre le rôle de Mucdhl dans la physiologie intestinale, encore inconnu à ce jour, un modèle murin déficient pour Mucdhl a été étudié. L'analyse des conséquences de la perte d'expression de Mucdhl indique qu'il est impliqué dans la structure et le fonctionnement de l'intestin chez la souris, mais également au niveau de processus métaboliques. De plus, cette perte d'expression de Mucdhl augmente la sensibilité des souris au développement de certaines tumeurs intestinales. Ces travaux ont donc permis de générer des informations inédites sur les fonctions physiopathologiques de Mucdhl, une cadhérine atypique encore mal connue, mais potentiellement impliquée dans les CCR
Because of its frequency and severity, Colorectal Cancer (CRC) remains an important public health issue. Our objective is to understand mechanisms contributing to intestinal homeostasis through Mucdhl, a poorly characterized atypical cadherin that may play a unusual role in the intestinal , epithelium and be implicated in CRC. lnterestingly, its expression seems to be frequently reduced in CRC, while its retention in colon cancer cells decreases their tumorigenic potential.To better apprehend the mode of action of Mucdhl, a functional characterization of its interaction with oncogen,iç β-catenin was performed and new partners have been identified in intestinal cells.To understand the role of Mucdhl in intestinal physiology, mice genetically-invalidated at the Mucdhl locus were studied. Analysis of the consequences of Mucdhl loss of expression indicates that it is involved in the morphology and function of the mouse intestine, but also in metabolic processes. Moreover, Mucdhl loss of expression increases the sensibility of mice to the development of certain intestinal tumors. Thus, we generated new information on the physiopathological functions of Mucdhl, an intriguing atypical cadherin potentially involved in CRC

Les troubles d’humeur sont fréquemment associées à une douleur chronique et le cortex cingulaire antérieur (CCA) est une région importante dans cette relation. Notre objectif est d'étudier les bases moléculaires de cette comorbidité, tant au niveau de la globalité du CCA (tissus entier) que dans les différents types cellulaires. Dans un modèle murin de douleur chronique présentant des conséquences anxiodépressives et dans plusieurs modèles de dépression, nous avons mis en évidence une surexpression du régulateur négatif de la voie de la protéine kinase activée par des agents mitogènes (MAPK), la MAPK Phosphatase-1 (MKP-1). La diminution de son expression dans le CCA atténue les comportements de type dépressif, ce qui montre que MKP-1 est un facteur clé de la physiopathologie de la dépression. Nous avons également démontré que l'administration aiguë du kétamine normalise la voie MAPK perturbée, tout en produisant un effet analgésique transitoire et un effet antidépresseur prolongé. Enfin, pour étudier la contribution individuelle de différentes populations de cellules dans le développement de la dépression, nous avons isolé les neurones GABAergiques du CCA pour étudier leur expression génomique afin d’établir une liste de gènes candidats plus spécifiques
Mood disorders are frequently comorbid with chronic pain and the anterior cingulate cortex (ACC) appears to be an important region in this relationship. We aimed to investigate the molecular basis of this comorbidity, at both the whole structure and the cell type specific level. A genomic analysis of the ACC in a mouse model displaying chronic pain-induced anxiodepressive consequences evidenced an overexpression of the Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK) Phosphatase 1 (MKP-1). An upregulated ACC MKP-1 was also observed in other models of depression, while decreasing its expression attenuates depressive-like behaviors, showing that MKP-1 is a key factor in the pathophysiology of depression. This was further validated by showing that acute ketamine administration normalizes the disrupted MAPK pathway, alongside producing a transient analgesic and a prolonged antidepressant effect. Finally, to address the role of different cell populations in this comorbidity, we have isolated GABAergic neurons from animals showing depressive- like behaviors, which will be used for genomic analysis in order to reveal important cell-type specific candidate genes

Les maladies rares sont définies en Europe par une prévalence inférieure à 1/2 000 cas et représentent plus de 7000 entités différentes dont 80% sont d’origine génétique. La majorité est de début pédiatrique. J’ai réalisé l’étude de cas familiaux rares avec récurrence dans la fratrie de cardiopathies congénitales avec hétérotaxie (défaut de latéralité gauche/droite) d’une part, et de mort subite cardiaque inexpliquée chez le nourrisson ou en période néonatale d’autre part. La stratégie d’identification de gène par séquençage de l’exome au sein de ces familles dans l’hypothèse d’une transmission autosomique récessive a permis d’identifier trois gènes et d’en étudier deux sur le plan fonctionnel dans différents modèles : 1) Perte de fonction de MMP21 et malformations cardiaques congénitales par anomalie de latéralité embryonnaire. MMP21 code pour une métallopeptidase matricielle dont nous démontrons le rôle très spécifique au niveau du nœud embryonnaire sur un modèle poisson zèbre et souris. Ceci ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent la mise en place de l’asymétrie gauche/droite chez la plupart des vertébrés. De manière intéressante, alors que tous les mammifères ont le cœur latéralisé à gauche, tous n’ont pas un gène MMP21 codant. Il existe donc plusieurs voies de signalisation de l’asymétrie gauche/droite chez les vertébrés. 2) Mutations hypomorphes de PPA2 et mort subite cardiaque chez le nourrisson. PPA2 code pour une pyrophosphatase mitochondriale et les données chez la levure ont montré que la fonction de cette enzyme était essentielle au fonctionnement mitochondrial. Nous décrivons une nouvelle présentation clinique de maladie mitochondriale responsable de décès par arrêt cardiaque inattendu chez le nourrisson. 3) Perte de fonction de PLCD3 et cardiomyopathie foudroyante par apoptose et nécrose diffuse des cardiomyocytes en période néonatale. Ce résultat nécessite encore d’être confirmé par l’identification d’autres cas mais la fonction de la protéine et des données chez la souris sont des arguments majeurs en faveur de la causalité du gène. Au total, ces travaux sont déterminants à la fois sur le plan clinique dans le cadre du conseil génétique pour les familles concernées et sur le plan fondamental en éclairant les mécanismes biologiques de mise en place de l’axe gauche-droit au cours du développement embryonnaire avec MMP21, sur le rôle essentiel de PPA2 dans la mitochondrie et sur celui de PLCD3 dans la survie des cardiomyocytes en postnatal
Rare diseases are defined in Europe by a prevalence of less than 1/2,000 individuals and represent more than 7,000 different diseases of which 80% are genetic. Most have a paediatric onset. My project involved the study of rare cardiac disorders in familial cases with recurrence in siblings, focusing on congenital heart disease in the context of heterotaxia (laterality defects) and sudden unexpected death due to cardiac arrest in infancy and the neonatal period. Whole exome sequencing was used as a tool for disease gene discovery in these families with the hypothesis of autosomal recessive inheritance. This strategy led to the identification of 3 novel disease genes. I performed functional validation for two of these genes in different models, confirming their involvement in each disease. 1) Loss of function of MMP21 and cardiac malformations due to left-right patterning defects during embryonic development. MMP21 encodes a metallopeptidase for which I demonstrated a highly specialized role in the generation of left-right asymmetry at the node using zebrafish. This gives new insight into the molecular mechanisms at the origin of left-right asymmetry in vertebrates. Interestingly, all mammals have a left-sided heart, but some species have lost the Mmp21 gene, indicating that there are different pathways leading to left-right determination in vertebrates. 2) Hypomorphic mutations in PPA2 cause sudden cardiac arrest in infants. PPA2 is a nuclear gene encoding the mitochondrial pyrophosphatase and using a yeast model we showed that this enzyme is essential for the mitochondrial energy transducing system and biogenesis. I described a novel clinical spectrum for a mitochondrial disease responsible for unexpected cardiac arrest in infancy. 3) PLCD3 loss of function and fatal cardiomyopathy by cardiomyocyte apoptosis and necrosis in neonates. Exome sequencing in one familial case with 2 siblings presenting fatal cardiomyopathy led to the identification of compound heterozygous mutations in PLCD3, a gene previously implicated in a similar pathology in a mouse model. Identification of further cases with mutations in this gene will be needed in order to confirm the role of PLCD3 in the disease. In total, these studies are crucial from a clinical point of view for the genetic counseling of the affected families and they contribute to the elucidation of biological mechanisms of embryonic development and left-right determination (MMP21), mitochondrial function (PPA2) and post-natal cardiomyocyte survival (PLCD3)

La maladie d’Alzheimer est actuellement la forme de démence la plus courante. Les causes, les facteurs de risques ainsi que le(s) mécanisme(s) conduisant à l’apparition des symptômes ne sont pas encore clairement connus. Néanmoins, le rôle central du peptide amyloïde (Aβ) dans le développement de la maladie a été démontré au travers de nombreuses recherches et fait actuellement l’unanimité. L’espèce oligomérique d’Aβ est plus précisément pointée doigt comme l’espèce la plus toxique. La formation des oligomers, au cours du processus d’agrégation, conduit à une population hétérogène en termes de taille et morphologies limitant la compréhension actuelle de leur implication dans le processus pathologique ainsi que dans l’initiation de la maladie.

Notre étude structurale minutieuse du processus d’agrégation du peptide Aβ démontre la formation d’agrégats dont le degré d’assemblage augmente au cours du temps. Nous avons montré que les agrégats identifiés comme étant des oligomères adoptent une structure en feuillets β antiparallèles. Tandis que l’interconversion de la structure β d’antiparallèle à parallèle conduit à la formation de fibrilles. Sur base de l’interprétation des spectres infrarouges analysés par corrélation à 2 dimensions, nous suggérons que ce changement de conformation est rendu possible grâce aux modifications des liens hydrogènes. En effet, les liens hydrogènes intramoléculaires qui stabilisent la structure antiparallèle des brins β disparaissent en faveur de liens intermoléculaires conduisant à la formation de feuillets β parallèles. De plus, ce changement de conformation requière la rotation des brins β le long de leur axe respectif.

Notre travail a pu mettre en avant le rôle central des oligomères dans la pathologie d’une part par leur rôle d’intermédiaires transitoires nécessaires et obligatoires à la formation des fibrilles mais également par la relation étroite qui existe entre leur structure en feuillets β antiparallèles et leur toxicité cellulaire. La modulation et/ou suppression de cette conformation est requise spécifiquement pour réguler leur toxicité et empêcher le processus de mauvais reploiement du peptide conduisant au développement de la maladie.

Enfin, nous avons également apporté de nouvelles informations concernant l’implication des membranes biologiques dans le mécanisme de toxicité des oligomères. Nos résultats démontrent que l’interaction du peptide avec un modèle de la membrane biologique ne conduit pas à la déstabilisation de cette dernière. L’hypothèse suggérant la formation de pores et/ou de canaux ioniques comme mécanisme de cytotoxicité est de facto réfutée par notre travail. Néanmoins, nous suggérons que l’interaction du peptide avec les lipides modifie le processus d’agrégation décrit dans la première partie de notre travail. Elle accélère l’étape de nucléation permettant la formation rapide d’oligomères à la surface de la membrane et accentuant ainsi leur probabilité d’interaction avec les protéines membranaires neuronales telles que les récepteurs de neurotransmetteurs./

Aggregation of amyloid-β peptides (Aβ1-40 and Aβ1-42) leads to formation of heterogeneous

toxic species, oligomers and fibrils, implicated in Alzheimer’s disease. As oligomers were

identified as the most cytotoxic entities, our research did focus on their implications in

pathology and the Aβ aggregation process which are currently not fully understood.

Using ATR-FTIR spectroscopy, we demonstrated that Aβ oligomers adopt an antiparallel β-

sheet structure. β-sheet interconversion from antiparallel to parallel seems to be an important

step in the Aβ oligomers-to-fibrils transformation. Furthermore, 2-D correlation analysis of

infrared spectra recorded during aggregation showed that Aβ isoforms undergo different β-

sheet reorganizations explaining their distinct aggregation kinetics. Aβ1-40 misfolding seems

to be related to a greater extent of secondary structure changes (increase of β-sheet structure

while α-helices and random coil structures content decrease). On the contrary, the same

analysis for Aβ1-42 suggests that a possible β-strand ‘rotation’ triggering inter-H bonding

formation and stabilizing fibrils may probably explain the antiparallel to parallel β-sheet

conversion.

We also provided evidence that cytotoxicity is strongly related to the oligomeric antiparallel

β-sheet structure of Aβ. The concomitant absence of antiparallel β-sheet structure due to

incubation with whey protein-derived peptide hydrolysate strongly suggests that cytotoxicity

and β-sheets organization are related.

Formation of β-barrel spanning the lipid membrane has been proposed to explain this Aβ

structure-toxicity relationship. In the last part of our work, we demonstrated that the

interaction of Aβ1-42 with anionic lipid membranes creates and/or stabilizes specific-size

oligomers. These oligomers, especially the dodecamer, are known to be the most toxic.

Nevertheless, we could not show that these specific oligomers are implicated in membrane

destabilization. Further works are needed to separate and study the individual properties of

each oligomer.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'atrophie musculaire de la cachexie provient du déséquilibre entre la synthèse et la dégradation des protéines. La littérature suggère que les membres de la famille p53 (p53, p63, p73) jouent un rôle dans le contrôle des processus de prolifération, différenciation et mort des précurseurs et des fibres musculaires. Ici nous avons caractérisé le profil d'expression de ces membres dans l'atrophie musculaire de la SLA (Sclérose Latérale Amyotrophique) et dans un modèle de cachexie induite par la doxorubicine. Nous avons montré une augmentation de l'expression des membres de la famille p53 et des atrogènes de manière corrélée sur ces deux modèles ainsi qu’une activation transcriptionnelle de Trim63 par p53, p63 et p73. Aussi, nous avons voulu savoir si les composés de tocophérol possédant une activité antioxydante pouvait réduire l'atrophie musculaire et avons montré que ce composé neutralise l'induction de la voie Notch, importante pour le développement musculaire et la régénération
Muscle atrophy in cachexia results from the imbalance between protein synthesis and degradation due to activation of the ubiquitin-proteasome pathway. Literature suggests that p53 family members play a role in controlling proliferation, differentiation and death of precursors and muscle fibers. Here we characterize the expression profile of the p53 family members in muscle atrophy in ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis) and in doxorubicin induced cachexia model. We revealed an increased expression of the p53 family members and atrogenes in a correlated manner on both models and a transcriptional activation of Trim63 by p53, p63 and p73. Importantly, we also show that ROS and ceramide accumulation are important for Trim63 induction by doxorubicin. In addition, we tested whether compounds of tocopherol harboring antioxidant activity might reduce muscle atrophy. We showed that this compound counteracts the induction of the Notch pathway, important to muscle development and regeneration

La spondyloarthrite (SpA) est un rhumatisme inflammatoire chronique fréquent avec une prévalence de 0,43% en France, fortement associée à HLA-B27. À l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement curatif et les mécanismes physiopathologiques impliqués restent méconnus. Afin de mieux comprendre les mécanismes immunologiques impliqués dans le développement de la SpA, nous avons étudié deux populations cellulaires clé, les cellules dendritiques (DC) et les lymphocytes T (LT) CD4+, chez le rat transgénique pour le HLA-B27 et la β2 microglobuline humaine (rat B27) qui développe spontanément tous les symptômes de la SpA. Il a été démontré que l’accumulation de lymphocytes T helper producteurs d’interleukine 17 (IL-17) pathogénique (lymphocyte Th17), et plusieurs défauts fonctionnels des cellules dendritiques (DCs) sont corrélés avec le développement de la SpA chez les rats B27.Nous nous sommes tout d’abord intéressés aux lymphocytes T régulateurs (Treg), dont le rôle est d’empêcher l’établissement d’une réponse immune pathogène pour l’hôte, chez le rat B27. Nous avons découvert que les Treg de rats B27 présentent un phénotype pro-inflammatoire (surexpression d’IL-17 et sous-expression d’IL-10 anti-inflammatoire), lié à la surexpression de la molécule ICOS. De plus, la sévérité des signes cliniques chez les rats B27 n’exprimant pas ICOS (rats B27 ICOS KO) est diminuée comparé aux animaux HLA-B27 sauvages. Cette protection partielle est corrélée à une réduction de la proportion de lymphocytes Th17. Ces résultats mettent en lumière le rôle majeur d’ICOS dans la physiopathologie de la SpA du rat.La deuxième partie de ce travail s’est concentrée sur les conséquences de la sous-expression d’IL-27 par les DC de rats B27, cytokine connue pour inhiber le développement des Th17. Nous avons observé que l’addition d’IL-27 exogène permet de diminuer la production d’IL-17 et d’augmenter la synthèse d’IL-10 anti-inflammatoire par les LT différenciés (T effecteurs et Treg) et les LT naïfs de rats B27 différenciés in vitro. De façon intéressante, l’IL-27 réduit également la synthèse d’IL-17 par les LT CD4+ circulants de patients atteints de SpA.Ces travaux démontrent pour la première fois le rôle clé de l’IL-27 et d’ICOS dans le contrôle de l’inflammation chez le rat B27 et suggèrent fortement que ces deux molécules sont de nouvelles cibles thérapeutiques prometteuses dans la SpA
Spondyloarthritis (SpA) is a frequent chronic rheumatic inflammatory disorder with a prevalence of 0.43% in France and closely associated to HLA-B27. To date, there is no curative treatment and pathophysiological mechanisms involved in this pathology remain elusive. To better understand these mechanisms, we studied two crucial cell populations, dendritic cells (DC) and CD4+ T cells in rats transgenic for HLA-B27 and human β2 microglobulin (B27 rats) which spontaneously develop a phenotype closely resembling human spndyloarthritis. Previous studies demonstrated that accumulation of pathogenic IL-17 producing T cells (Th17 cells) and several function defects of DCs are correlated with SpA development in B27 rats.First, we focused on regulatory T cells, whose role is to prevent the establishment of pathogenic immune responses. We discovered that Treg from B27 rats have a pro-inflammatory phenotype. They overexpress IL-17 and underexpress anti-inflammatory IL-10, linked to ICOS overexpression. Furthermore, B27 rats knock-out for ICOS (B27 ICOS KO rats) have reduced severity of clinical symptoms compared to B27 ICOS WT rats. This protective effect is correlated with a reduced proportion of Th17 cells. These results highlight the crucial role of ICOS in rat SpA physiopathology.In the second part of this work we studied the consequences of IL-27 underexpression by B27 DC, a cytokine known to inhibit Th17 development. Addition of exogenous IL-27 reduces IL-17 and increases IL-10 productions by differentiated T cells (Teff and Treg) and by naive T cells polarized in vitro. Interestingly, IL-27 also reduces IL-17 production by circulating CD4+ T cells isolated from blood of SpA patients.This work demonstrate for the first time the key role of IL-27 and ICOS in the control of inflammation in B27 rats and highly suggest that these molecules may be new promising therapeutic targets in SpA

ARCA2 est une ataxie autosomique récessive rare, caractérisée par une atrophie du cervelet et un léger déficit en Coenzyme Q10 (CoQ). La majorité des patients présentent des signes neurologiques supplémentaires comme l’épilepsie ou l’intolérance à l’exercice. La maladie est due à des mutations dans le gène COQ8A qui semble encoder une protéine kinase-like atypique, impliquée dans la biosynthèse du CoQ. Pour comprendre les mécanismes physiopathologiques, une souris Coq8a knock-out (KO) constitutif a été générée et récapitule les symptômes observés chez les patients. Le but de ce travail de thèse était de mieux comprendre certains aspects, notamment l’intolérance à l’exercice et l’ataxie. Malgré un déficit en CoQ dans les muscles, aucun défaut de respiration mitochondriale n’a été détecté dans un modèle cellulaire de muscle. Néanmoins, dans le cervelet, les niveaux de transcrits de 27 gènes sont dérégulés, précocement dans l’apparition de la pathologie chez les souris KO. Les voies métaboliques vont être explorées, ce qui devrait permettre de relier la fonction de COQ8A au taux de CoQ et aux symptômes observés chez les patients
ARCA2, a rare form of recessive ataxia, is characterized by early onset progressive ataxia, cerebellar atrophy and a mild Coenzyme Q10 deficiency. Most of the patients show additional neurological signs such as epilepsy and exercise intolerance. Mutations in the COQ8A gene lead to ARCA2. COQ8A is suggested as being an unorthodox protein kinase like, with a regulatory role in CoQ biosynthesis, in mammals. To better understand ARCA2, a constitutive Coq8a knock-out (KO) mouse model was generated, which recapitulates most of the patient’s symptoms. Here we report the use of cellular models and the affected tissues to uncover the molecular signature of COQ8A loss and CoQ deficit. Despite CoQ deficit in the muscle, no mitochondrial bioenergetics defect was uncovered. In parallel, we have identified, by RT-qPCR, a key set of genes that are dysregulated in cerebellum, very early on in the pathology. We are currently investigating these pathways to uncover the link with COQ8A function. Altogether, our experiments will shed light on the early molecular events that lead to ARCA2 and may help draw a link between COQ8A function, CoQ pools and the symptoms observed in patients

L’âge conduit à une senescence progressive des cellules endothéliales (ECs) favorisant une dysfonction endothéliale et vasculaire, souvent associée aux maladies cardiovasculaires. Nous avons étudié son impact sur l’émission de microvésicules (SMVs) par les leucocytes isolés de la rate de rats jeunes, d’âge moyen, ou vieux (J, MA,V) et caractérisé leurs propriétés pro-sénescentes sur des EC primaires d’artères coronaires porcines. Avec l’âge, le stress oxydant s’accumule dans la rate et l’émission de SMVs augmente. Seules les SMVs de MA et O induisent une sénescence des ECs prématurée avec une activité Senescence-Associated-β-galactosidase et un stress oxydant augmentés, la surexpression des marqueurs p53, p21, p16, un phénotype pro-inflammatoire et pro-arthérogène et une sous-expression de la eNOS. Un gavage de 7 jours avec des omega-3 EPA:DHA 6:1 mais pas EPA:DHA 1:1, réduit le stress oxydant splénique des MA et des O, et la vésiculation. EPA:DHA 6:1 abolit le caractère pro-sénescent des SMVs de MA, probablement via la réduction du stress oxydant et en prévenant l’activation du système angiotensine local
Ageing is associated with progressive endothelial senescence favoring endothelial and vascular dysfunction, often associated with cardiovascular diseases. We investigated in young, middle-aged and old rats (Y, MA, O) the impact of ageing on the shedding of spleen-derived leukocytes microvesicles (SMVs) and measured their pro-senescent effects in porcine primary coronary artery endothelial cells (ECs). Oxidative stress accumulates in spleen tissue and SMVs shedding increases with age. SMVs from MA, O but not Y rats induced premature endothelial senescence, with increased Senescence-Associated-β-galactosidase activity and up-regulated p53, p21, p16. SMVs shifted ECs towards a pro-inflammatory and pro-atherothrombotic phenotype with increased endothelial oxidative stress and down-regulated eNOS. Short-term intake of omega-3 EPA:DHA 6:1 but not EPA:DHA 1:1 reduced age-related oxidative stress and SMVs shedding in MA and O spleen tissues, and abolished SMVs-induced premature endothelial senescence in MA, most probably by reducing oxidative stress and preventing the activation of the local angiotensin system

Nos travaux ont montré que le géraniol, un monoterpène acyclique présent dans les huiles essentielles végétales, exerce un pouvoir anti-prolifératif sur les cellules cancéreuses coliques humaines Caco-2 (Carnesecchi, 2001). Nos résultats ont montré que le géraniol induit une dépolarisation membranaire. Cette perturbation membranaire entraîne une inhibition de la protéine kinase C et une inhibition de la phosphorylation de ERK1&2 (Carnesecchi, 2002). De plus, le géraniol induit une inhibition de la synthèse d'ADN. Aucun signe d'apoptose, ni de cytotoxicité n'a été détecté. Ainsi, le changement de la perméabilité membranaire et les effets cellulaires du géraniol pourraient expliquer son effet anti-prolifératif. Il a été montré que les cellules Caco-2 à confluence expriment des caractéristiques de différenciation entérocytaire. La présence de ces cellules pourraient expliquer la forte résistance des tumeurs coliques à la chimiothérapie (Lesuffleur, 1998). Nos travaux ont montré que le géraniol bloque la différenciation des cellules Caco-2. Une combinaison du géraniol et du 5-Fluorouracile (5-FU) a été testée sur ces cellules différenciées. Les résultats montrent que le géraniol sensibilise les cellules Caco-2 au traitement par le 5-FU en augmentant ses effets anti-prolifératifs et cytotoxiques. Ces effets sont corrélés à une entrée facilitée du 5-FU (Carnesecchi, 2001). Une approche expérimentale in vivo a été entreprise afin de tester les effets de la combinaison de géraniol et de 5-FU sur la croissance de tumeurs coliques humaines TC118 implantées chez des souris athymiques. La combinaison de 5-FU (20mg/kg) et de géraniol (150 mg/kg) entraîne une réduction du volume tumoral relatif de 53% par rapport à 26 % avec du géraniol seul et à 0 % pour le 5-FU seul par rapport à des souris non traitées. En conclusion, le géraniol sensibilise les cellules tumorales coliques humaines aux agents de la chimiothérapie, en agissant sur la perméabilité des membranes cellulaires
Ours studies have shown that geraniol, an acyclic monoterpene found in vegetal essential oil, caused inhibition of human colonic cancer cells (Caco-2) growth (Carnesecchi, 2001). Ours results have shown that geraniol induced membrane depolarization. This membrane perturbation lead to Protein Kinase C inhibition and inhibition of ERK 1&2 phosphorylation (Carnesecchi, 2002). Geraniol induced inhibition of ADN synthesis. Nor apoptosis, nor cytotoxicity has been detected. Then, changes in membrane permeability and cellular effects of geraniol could explain antiproliferative effect of geraniol. It has been shown that Caco-2 cells, at confluency, expressed characteristics of enterocytes differentiation. The presence of these cells could explain the increased resistance of colonic tumors to chemotherapeutic agents (Lesuffleur, 1998). Ours studies have shown that geraniol blocked Caco-2 cell differentiation. Combination of geraniol and 5-Fluorouracil (5-FU) was tested on differentiated Caco-2 cells. These results have shown that geraniol sensitized Caco-2 cells to 5-FU treatment, by increasing its antiproliferative and cytotoxic effects. These effects result from facilitate entry of 5-FU (Carnesecchi, 2001). The effects of geraniol and 5-FU were also evaluated in vivo on the growth of 5-FU-resistant human colonic tumour cells (TC-118) transplanted in Swiss nu/nu mice. The combined intraperitoneal administration of 5-FU (20 mg/kg/day) and geraniol (150 mg/kg/day) caused a 53% reduction of the tumour volume after 7 days compared to a reduction of 26% with geraniol alone. 5-FU alone had no effect on the development of the tumour. We conclude that the combined administration of geraniol and 5-FU sensitizes human colonic tumours to 5-FU treatment. This combination appears as promising approach for optimizing colorectal cancer chemotherapy

Les microparticules (MP) sont des vésicules de la membrane plasmique émises après stress cellulaire. Nous avons étudié le rôle des MPs leucocytaires extraites de la rate de rats comme marqueur du vieillissement et effecteurs de la senescence et de la dysfonction endothéliales induites par les fortes concentrations de glucose (HG). L’émission basale de MP augmente avec l’âge qui favorise leur génération en réponse au LPS ou au PMA/ionophore A23187 (MPLPS, MPPMA/I). Les MP de rats âgés mais pas de jeunes induisent la sénescence de cellules endothéliales primaires d’artères coronaires (AC) de porc. MPLPS ou MPPMA/I de rats jeunes, mais pas MPCTL (cellules non traitées) réduisent la relaxation dépendante de l’endothélium d’anneaux d’AC en réponse à la bradykinine avec sous-expression de eNOS, surexpression de COX2, ICAM-1, VCAM-1. HG favorise l’émission des MP de rate. Dans les AC en HG, la vasoconstriction en réponse au U46619l est diminuée de manière dépendante du SGLT1/2 et de l’EDHF
Microparticles (MP) are plasma membrane vesicles shed from stimulated cells. We investigated whether leukocyte MP extracted from rat spleen are reliable markers of aging and effectors of high glucose (HG)-induced endothelial senescence and dysfunction. Data indicate that ageing enhances MP shedding from spleen cells of middle-age and aged rats and raises MP release in response to LPS, or to PMA and ionophore A23187. Of note, MP from aged but not young rats induced senescence of porcine coronary artery primary endothelial cells. In young rats, MPLPS, MPPMA/I but not from resting cells (MPCTL) reduced the endothelial-dependent relaxation of coronary artery rings (CAR) in response to bradykinin with down-regulation of eNOS, up-regulation of COX-2, ICAM-1, VCAM-1. HG enhanced early and late MP release from spleen cells. Prolonged exposure to HG potentiated endothelial dysfunction in CAR and altered vasoconstriction in response to U46619l in a SGLT1/2 and EDHF dependent manner

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative génétique, caractérisée par des symptômes moteurs, cognitifs et psychiatriques, qui s’accompagnent de dérégulations transcriptionnelles et épigénétiques touchant préférentiellement les triatum. La relation de cause à effet qui lie ces dysfonctionnements aux déficits comportementaux est encore mal comprise et sa caractérisation constitue l’objectif de ma thèse. Nous avons observé que la mémoire procédurale dépendante du striatum est progressivement altérée chez les souris R6/1 modèles de la MH. Ce déficit est partiellement compensé par l’utilisation d’une mémoire spatiale hippocampo-dépendante. Par ailleurs, nos données transcriptomiques montrent que le déficit cognitif des souris R6/1 est corrélé à une altération des régulations transcriptionnelles induites par l’apprentissage procédural et particulièrement de l’activation de gènes précoces immédiats essentiels à la plasticité neuronale. Pour tenter de corriger ces altérations, les souris R6/1 ont été traitées pharmacologiquement avec un activateur d’histone acétyltransférase. Le traitement a eu un effet bénéfique partiel sur la mémoire procédurale des souris R6/1, associé à des changements transcriptomiques et épigénétiques inattendus affectant plus particulièrement les cellules gliales, et favorisant le métabolisme du cholestérol. Ainsi, nos analyses permettent pour la première fois de définir avec précision la relation qui lie les altérations épigénétiques, transcriptionnelles et comportementales associées à la MH
Huntington's disease (HD) is a genetic neurodegenerative disease, characterized by motor, cognitive and psychiatric troubles, associated to transcriptional and epigenetic dysregulations, preferentially in the striatum. The causal relationship between these molecular dysfunctions and behavioral deficits is still poorly understood and its characterization is the objective of my thesis. We observed a progressive striatum-dependent procedural memory deficit in the R6/1 HD mouse, which is partially compensated by hippocampus-dependent spatial memory. Moreover, our transcriptomic data show that the cognitive deficit of R6/1 mice is correlated to altered striatal transcriptional regulations induced by procedural learning. Particularly, the expression of immediate early genes involved in neuronal plasticity is impaired. To improve these alterations, R6/1 mice were treated with a histone acetyltransferase activator. We observed a partial improvement of the procedural memory deficit of R6/1 mice. Surprisingly, this treatment induces transcriptomics and epigenetics changes, more particularly in the glial cells, and it improves cholesterol metabolism. Thus, our analyzes allows precisly, for the first time, to describe the relationship between the epigenetic, transcriptional and behavioral alterations in HD

L’altération des mécanismes impliqués dans l’homéostasie intestinale peut conduire au développement de cancers colorectaux (CCR). Les CCR se situent au 2nd rang des décès par cancer en France et il est donc nécessaire d’améliorer nos connaissances pour mieux les soigner. L’objectif de ces travaux était de comprendre les mécanismes impliqués dans l’homéostasie intestinale par le biais de la Cadhérine atypique MUCDHL dont l’expression semble diminuée dans les CCR. Les conséquences de cette perte et le mode d’action de MUCDHL restent mal connus. Ainsi, l’étude d’une large cohorte de patients et d’un modèle murin a permis de confirmer que la perte de MUCDHL aggrave la tumorigenèse intestinale. De plus, la caractérisation de l’interaction entre MUCDHL et la β-caténine a montré que le mode d’action de MUCDHL est plus complexe qu’une simple séquestration membranaire de la β-caténine impliquant différentes voies de signalisation. Enfin ces travaux ont permis d’identifier des interactants de MUCDHL. Les résultats montrent pour la première fois le rôle de suppresseur de tumeurs de MUCDHL dans le côlon et apportent des informations sur sa régulation et son mode d’action
The alteration of mechanisms involved in intestinal homeostasis leads to the development of colorectal cancer (CRC). In France, CRC is the second leading cause of cancer mortality, and it is therefore necessary to improve our knowledge to treat it better. The objective of this project was to understand more precisely mechanisms involved in intestinal homeostasis through the atypical Cadherin MUCDHL whose expression seems decreased in CRC. However, the consequences of this loss, as well as the mode of action and the molecular relays of MUCDHL were largely unknown. Thus, the study of a large cohort of patients and of a murine model confirmed that the loss of MUCDHL enhances intestinal tumorigenesis. In addition, the functional characterization of the interaction between MUCDHL and β-catenin showed that the mode of action of MUCDHL is more complex than a simple membrane sequestration of β-catenin involving different signaling pathways. Finally, new interactants of MUCDHL were identified. The results obtained through this work show, for the first time, the tumor suppressor role of MUCDHL in the colon, and provide informations about its regulation and mode of action

Le diabète de type 2 est une pathologie chronique en augmentation galopante à travers le monde. Une alimentation trop riche combinée à une sédentarité conduit à une hyperglycémie chez les patients au cours du temps. L’augmentation de la masse corporelle de ces sujets induit une inflammation chronique. Ce phénomène perturbe à terme la physiologie de la cellule β pancréatique en provoquant la perte de sa fonction sécrétrice d’insuline et en réduisant la masse des îlots pancréatiques, conduisant à une insulino-dépendance, dernier stade du diabète de type 2. Le dialogue inter-organe, dit le « cross-talk » est un phénomène complexe faisant interagir les différents organes par l’intermédiaire de messagers chimiques, est perturbé dans la physiopathologie du diabète de type 2. Dans ce contexte, le muscle est capable d’apporter des réponses grâce à ses sécrétions de myokines. Cette étude s’intéresse à une myokine en particulier, la Décorine, sécrétée principalement par le triceps et possédant des caractéristiques prometteuses dans la protection de la cellule β contre les phénomènes inflammatoires délétères présents dans le diabète de type 2. Nous avons démontré le rôle potentialisateur de la Décorine sur la fonctionnalité de la cellule β chez le rat et chez l’homme. Nous avons également démontré que la Décorine possède un rôle protecteur dans un contexte inflammatoire modélisé par le TNF-α. Ce travail, constituant la première étude sur le rôle bénéfique de la Décorine sur la celllule β, met en lumière son intérêt thérapeutique dans une stratégie de prise en charge pharmacologique du diabète de type 2
Type 2 diabetes is a chronic pathology that is increasing rapidly around the world. An over-rich diet combined with a sedentary lifestyle leads to hyperglycemia over time. The increase in body mass of these subjects induces chronic inflammation. This phenomenon ultimately disrupts the physiology of the pancreatic β cell by causing the loss of its insulin secretoryfunction and reducing the pancreatic islet mass, leading to insulin-dependent, last stage of ype 2 diabetes. The "cross-talk" wich is a complex phenomenon exploring the interaction ofdifferent organs through chemical messengers, is disrupted in the pathophysiology of type 2diabetes. In this context, the muscle is able to provide responses through myokine secretions. This study focuses on one myokine in particular, Decorine, secreted mainly bytriceps and having promising characteristics in the protection of the β cell against the deleterious inflammatory phenomena present in type 2 diabetes. We have demonstrated the potentiating role of Decorin on the functionality of the β cell in rats and humans. We have also demonstrated that Décorin has a protective role in an inflammatory context modeled by TNF-α. This work, constituting the first study on the beneficial role of Decorinon cell β, highlights its therapeutic interest in a pharmacological management strategy fortype 2 diabetes

Les maladies auto-inflammatoires (MAIs) monogéniques sont des maladies rares qui se caractérisent par des accès fébriles récurrents spontanément résolutifs accompagnés d’une inflammation systémique. L’objectif de ce travail était d’identifier de nouveaux marqueurs diagnostiques de MAIs et d’approfondir les connaissances physiopathologiques de ces maladies. Le premier volet concernait l’étude des mutations germinales et somatiques en mosaïque de NLRP3, gène déjà impliqué dans les MAIs. Une réinterprétation de toutes les mutations rapportées de NLRP3 chez des patients présentant une MAI ainsi qu’une étude approfondie de cinq nouveaux patients, ont permis de caractériser les spécificités des mutations en mosaïques par rapport aux mutations germinales et de préciser le cadre phénotypique de ce syndrome. Le second volet concernait l’identification d’un nouveau gène de MAI d’expression cutanée. Une étude génétique a été réalisée au sein d’une grande famille comprenant plusieurs sujets atteints d’urticaire chronique et a permis d’identifier un nouveau gène de MAI. Des tests fonctionnels ont permis de mettre en évidence une distribution anormale de la protéine mutée au niveau du cytoplasme de la cellule par rapport à la protéine sauvage. Une étude par protéomique a permis d’identifier plusieurs partenaires protéiques dont certains sont impliqués dans l’immunité innée. Au total, ce travail a permis une meilleure connaissance de la physiopathologie des MAIs d’expression cutanée avec la caractérisation de mutations en mosaïque d’un gène déjà impliqué, et l’identification d’un nouveau gène de MAI, marqueur diagnostique particulièrement utile dans ce groupe d’affections
Monogenic auto-inflammatory diseases (AIDs) are rare diseases characterized by recurrent fevers associated with systemic inflammation. The aim of this work was to identify new diagnostic markers of AIDs and to expand the physiopathological knowledge of these diseases. The first part of this work concerned the study of germline and somatic mosaic mutations of NLRP3, a gene already involved in AIDs. A re-assessment of all the reported NLRP3 mutations in AID patients as well as an in-depth study of five new patients allowed characterizing the specificities of mosaic mutations compared to germline mutations. The second part of this work concerned the identification of a new gene of AID. A genetic approach was conducted in a large family comprising several subjects with chronic urticaria and identified a novel AID gene. Functional assays detected abnormal distribution of the mutated protein in the cytoplasm of the cell, relative to the wild-type protein. A proteomic study associated with an immunoprecipitation of the newly identified protein was performed and identified several protein interactors. Among them, some of which are implicated in innate immunity. This work allowed to better understanding the physiopathology AIDs of skin expression, with the characterization of mosaic mutations of a gene already involved, and the identification of a new AID gene, a diagnostic marker particularly useful in this group of affections

Depuis quelques décennies, de nombreuses données suggèrent que l’effet protecteur cardiovasculaire des anthocyanes implique vraisemblablement une amélioration de la fonction endothéliale par une augmentation de la formation de monoxyde d’azote (NO). Cependant, les mécanismes protecteurs du transport intracellulaire des anthocyanes dans la cellule endothéliale demeurent mal compris. L’objectif de cette thèse est d’évaluer la contribution de SGLT1 et SGLT2, les co-transporteurs majeurs du sodium et du glucose, dans l’entrée des anthocyanes issues du cassis et de ses dérivés glucoside et rutinoside dans les cellules endothéliales. Cette entrée promeut l’activation de la voie de la monoxyde d’azote synthase endothéliale (eNOS) qui est ici étudiée par l’utilisation de vaisseaux isolés et de cellules endothéliales en culture. Un extrait de cassis riche en anthocyanes (BCE) induit la relaxation dépendante de l’endothélium par la voie du NO sur des anneaux d’artère coronaire de porc et active la voie de signalisation Akt-eNOS au sein des cellules endothéliales en culture. De plus, des expériences additionnelles suggèrent que l’effet protecteur des anthocyanes dépend à la fois du type de glucoside présent dans la structure des anthocyanes mais aussi de la contribution des transporteurs SGLTs dans l’influx cellulaire des anthocyanes. La capacité des anthocyanes à lutter contre la dysfonction endothéliale est hautement potentialisée dans un modèle cellulaire de sénescence réplicative par l’augmentation de l’influx des anthocyanes due à une forte expression des SGLTs. L’ensemble de ces données indique que les anthocyanes extraits du cassis sont de puissants activateurs de la voie du NO endothélial dans les cellules natives et en culture. Parmi les anthocyanes contenus dans le cassis, les dérivés glycosidiques comme la cyanidine et la delphinidine-3-O-glucoside, sont les anthocyanes les plus puissantes afin d’activer la voie du NO. En conclusion, les anthocyanes peuvent être particulièrement intéressantes afin de cibler précocement les sites à risque d’athérosclérose par leur effet de stimulation de l’expression des transporteurs SGLT1 et 2
Since last few decades, considerable data have been suggested that the protective effect of anthocyanin on cardiovascular system is likely to involve an improvement of endothelial function by increase nitric oxide (NO) formation. However, comprehensive studies on the subsequent mechanisms of protective effect by anthocyanin intracellular transportation in vascular endothelial cell is poorly understood. The aim of this thesis is to evaluate the possibility that SGLT1 and 2, the two major sodium-glucose cotransporters (SGLT), contribute to blackcurrant anthocyanins and its major glucoside- and rutinoside-conjugated anthocyanins uptake into endothelial cells that promoting the subsequent activation of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) pathway using isolated blood vessels and cultured endothelial cells. An anthocyanin rich blackcurrant extract (BCE) induced NO-mediated endothelium dependent relaxation in porcine coronary artery rings and activated Akt-eNOS signaling pathway in cultured endothelial cell. Furthermore, additional experiments suggested that such a protective effect of anthocyanin is based on the type of glucoside in anthocyanin structure and contribution of SGLTs for the intracellular transportation of anthocyanins. An ability of anthocyanin against endothelial dysfunction is highly potentiated in the endothelial cell replicative senescence model by the increase anthocyanin efflux according to the high expression of SGLTs. Altogether, the present findings indicate that blackcurrant anthocyanins are potent activator of the endothelial NO pathway in native and cultured endothelial cells. Among blackcurrant anthocyanins, glucose derivatives such as cyanidin and delphinidin -3-O-glucoside are the most potent anthocyanins for activation of NO pathway. In conclusion, anthocyanin can be more prominent by preferentially targeting an early stage of atherosclerotic site by their increase expression of SGLT1 and 2

Nos travaux montrent qu’au cours de la fibrillation atriale (FA), les microparticules (MP) reflètent et contribuent à un état d’hypercoagulabilité et pro-inflammatoire. Leurs concentrations similaires dans les deux oreillettes de patients en FA témoignent d’une absence de différence de statut pro-thrombotique entre ces deux cavités cardiaques. Au cours des procédures d’ablation de FA, les concentrations de MP évoluent parallèlement à l’augmentation de l’activation cellulaire et plaquettaire. Nous avons également montré dans l'altération tissulaire des oreillettes en FA, l'importance de la sénescence qui évolue avec la progression du trouble du rythme. Nous avons caractérisé un modèle cellulaire de sénescence réplicative de cellules endothéliales auriculaires de porc permettant d'identifier l'apparition d'un phénotype pro-thrombotique, pro-inflammatoire, pro-adhésif et de mieux comprendre la physiologie de la cellule endothéliale atriale sénescente et le rôle majeur du système rénine-angiotensine dans ces mécanismes
Our data evidence that during atrial fibrillation (AF), microparticles (MP) contribute to an enhanced hypercoagulable and pro-inflammatory state. Similar concentrations of MP measured in left and right atria of AF patients highlight the absence of chamber-specific enhanced thrombogenic status. During AF ablation procedures, MP concentrations progress in parallel with cell and platelet activation. We also showed that AF progression is strongly related to human atrial senescence burden pointing toward a possible network that links in human atrium, senescence burden, endothelial dysfunction, thrombogenicity and atrial remodeling. We also developed a model of left atrium endothelial cell replicative senescence providing compelling evidences indicating that atrial endothelial senescence promotes thrombogenicity, inflammation and proteolysis. These data underline the major role of renin-angiotensin system in endothelial atrial cell senescence

L’obésité viscérale est identifiée comme étant le facteur de risque de maladies cardiovasculaires le plus contributif à la résistance à l’insuline. De mauvaises habitudes alimentaires et la sédentarité contribueraient à l’obésité et affecteraient de manière indépendante et défavorable les actions métaboliques et vasculaires de l’insuline. L’objectif visé par ce projet de recherche consistait à déterminer l’impact d’une alimentation riche en gras saturé et en sucre (HFHS) sur la fonction endothéliale ainsi que l’établissement d’un stress oxydatif et d’une réponse inflammatoire dans un modèle animal de résistance à l’insuline avec surplus de poids. Plus précisément, le chapitre 2 avait pour but de développer et de caractériser un nouveau modèle expérimental animal, le rat nourri avec un régime HFHS, plus représentatif de la diète consommée par un pourcentage élevé de la population nord-américaine. Le chapitre 3 avait pour objectif de déterminer les effets d’un traitement préventif avec un antioxydant, le tempol, sur la fonction endothéliale ainsi que les actions glucorégulatrices et hémodynamiques de l’insuline dans ce modèle animal. Le chapitre 4 avait pour but d’étudier les effets du régime HFHS et du tempol sur l’expression et l’activité de marqueurs des voies de signalisation de l’insuline ainsi que de biomarqueurs du stress oxydatif et de l’inflammation. Nous avons noté que le régime HFHS entraînait une altération de la vasodilatation endothélium-dépendante, une diminution du transport du glucose stimulé par l’insuline et de la sensibilité à l’insuline ainsi qu’une réduction de l’expression et de l’activation de plusieurs protéines de la voie de signalisation à l’insuline. Nous avons également identifié des facteurs du stress oxydatif ou inflammatoires susceptibles de contribuer à la dégradation de la fonction endothéliale et prendre part aux complications vasculaires et métaboliques induites par le régime HFHS chez le rat. Nous démontrons que plusieurs de ces altérations pouvaient être évitées, atténuées ou retardées par une intervention précoce destinée à contrôler le stress oxydatif. Ce projet de recherche a permis de mieux comprendre l’implication et le lien entre le NO endothélial et le stress oxydatif ainsi que l’inflammation induits par un régime HFHS, dans un modèle animal de résistance à l’insuline avec surplus de poids.
Visceral obesity has been identified as the main cardiovascular disease risk factor that contributes to insulin resistance. Bad eating habits and sedentary lifestyle can contribute to obesity, but can also affect independently and unfavourably the metabolic and vascular insulin actions. The aim of this research project was to determine the impact of a high fat high sucrose diet (HFHS) on endothelial function as well as the establishment of an oxidative stress and inflammatory response in an animal model of dietary-acquired insulin resistance and obesity. Precisely, the objective of chapter 2 was to develop a new animal experimental model, the rat fed with a diet rich in saturated fat and refined sugar, representative of the high-energy diets frequently consumed by a large percentage of North American. The aim of chapter 3 was to determine the effects of a preventive treatment with an antioxidant, tempol, on endothelial function as well as glucoregulatory and hemodynamic actions of insulin in this animal model. The objective of chapter 4 was to study the effects of HFHS diet and tempol on the expression and activity of markers of insulin signalling pathways, oxidative stress and inflammation. We noted that the HFHS diet altered the endothelium-dependent vasodilation, decreased insulin-stimulated glucose transport and insulin sensitivity as well as reduced expression and activation of many insulin signalling pathway proteins. We also identified oxidative stress or inflammatory markers that could contribute to endothelial function degradation and take part in vascular and metabolic complications induced by the HFHS diet, in the rat. We demonstrated that many of those alterations could be avoided, attenuated or prevented by an early intervention aimed at controlling oxidative stress. This research project provided a better understanding of the implication and the link between endothelial NO and the oxidative stress as well as the inflammation induced by a HFHS diet, in an animal model of diet-induced insulin resistance and obesity.