La variation quantitative résulte de l'action combinée des gènes et de leur environnement. Pour comprendre la relation génotype-phénotype et disséquer l'architecture des caractères complexes, deux approches sont couramment employées. D'une part l'évolution expérimentale qui permet de quantifier le nombre et l'effet des mutations dans la construction d'un phénotype soumis à une pression de sélection, d'autre part la cartographie de QTL (Quantitative Trait Loci) et/ou la génétique d'association qui permettent d'identifier les locus responsables de la variation phénotypique. Au cours de cette thèse, nous avons combiné l'ensemble de ces approches pour (1) évaluer le rôle relatif des nouvelles mutations et de la variabilité résiduelle dans la réponse à la sélection ; (2) identifier les déterminants génétiques sous tendant cette réponse ; (3) disséquer, pour un locus candidat, les mécanismes génétiques de sa contribution à la variation phénotypique. Pour cela, nous disposons d'un matériel génétique résultant d'une expérience de sélection divergente pour la date de floraison menée depuis plus de dix ans. Cette expérience a été conduite en parallèle à partir de deux lots de semences de lignées commerciales de maïs (F252 et MBS847). Pour chaque lignée de départ, deux populations ont été constituées, une population précoce et une population tardive produites en sélectionnant et autofécondant les génotypes les plus précoces/tardifs à chaque génération. Nous avons caractérisé la réponse à la sélection après 7 générations. Cette réponse est rapide, asymétrique entre populations et significative dans 3 des 4 populations. Elle est linéaire avec le temps ce qui indique que des nouvelles mutations contribuent à créer de la variance génétique à chaque génération. Nous avons identifié un locus majeur contribuant à 35% de la variation pour la date de floraison dans la population F252 tardive et pour lequel les deux allèles étaient présents dans le lot de semence initial sous forme d'hétérozygotie résiduelle. Les deux allèles présentent des haplotypes très divergents autant au niveau de leur variation nucléotidique (5.7%) que d'un point de vue structural (16 indels) sur une région proche du gène eIF-4A (Eukaryotic Initiation Translation Factor 4A). L'association de ce locus avec la date de floraison et d'autres caractères corrélés tels que la hauteur et le nombre de feuilles a été confirmée par une caractérisation développementale fine de génotypes précoces et tardifs et également dans un panel d'association comprenant 317 lignées de maïs cultivé. En plus d'un effet pléiotrope, nous avons montré grâce au développement de méthodes statistiques que ce locus présente des interactions épistatique fortes avec d'autres locus en ségrégation puisque son effet dépend largement du fond génétique. Nous avons finalement utilisé des AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphisms) sur tous les génotypes issus des 7 premières générations de sélection afin d'identifier d'autres polymorphismes potentiellement impliqués dans la réponse à la sélection. Nos résultats préliminaires montrent une différenciation génétique et épigénétique entre les populations sélectionnées qui semble être préférentiellement due à de l'hétérozygotie résiduelle.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales primitives les plus fréquentes de l'adulte. Le glioblastome (grade IV) en est la forme la plus agressive, caractérisé par sa résistance aux traitements actuels (chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie). La mortalité de cette pathologie est quasi constante (survie médiane de 15 mois), ce qui justifie l'importance de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques. Le challenge est d'arriver à identifier des marqueurs spécifiques pour proposer un schéma thérapeutique alignant des stratégies de thérapies ciblées qui vont améliorer la prise en charge clinique, la survie globale et la survie sans progression des patients atteints de ces pathologies. Deux axes sont au centre des recherches fondamentales, translationnelles et cliniques. Le premier axe se définit autour du développement de molécules inhibitrices des voies de signalisation et le second autour du concept de cellules souches tumorales (CST) de glioblastomes (GBM) découvertes récemment dans le cerveau et qui révolutionnent la conception de la transformation tumorale.ASPM (Abnormal Spindle Like Microcéphaly Associated) est une cible candidate pertinente susceptible de participer au développement des gliomes (Horvath et al., 2007 ; Hagmann et al., 2008). Cette protéine régule la prolifération des neuroblastes, elle est fortement exprimée au stade embryonnaire, mais, reste faiblement exprimée dans le cerveau adulte. Par ailleurs, ASPM est impliquée dans divers processus de cancérisation (surexprimée dans les cancers du sein, du foie et du cerveau...), toute fois, le mécanisme responsable de cette dérégulation n'est pas encore bien caractérisé.Nos études menées sur une série de 169 gliomes humains, sélectionnés à partir de notre cohorte de patients, montrent que le gène ASPM est un marqueur de la progression vers la malignité, les grades les plus élevés exprimant le plus fortement ASPM. En outre, nous avons également montré que le niveau des transcrits d'ASPM est augmenté dans les récidives de gliomes et qu'en in vitro, ASPM contrôle la formation des gliomasphères (CST de GBM) avec une augmentation de l'expression de ses transcrits dans les cultures in vitro au fil des passages. En continuité de ces observations, nous avons alors développé un sh-miR-RNA spécifique d'ASPM permettant l'extinction post-transcriptionnelle de ce gène. Les résultats obtenus in vitro montrent que la perte d'expression d'ASPM conduit à un arrêt de la prolifération et aboutit à une mort cellulaire massive.Actuellement, des modèles de greffe de gliomasphères chez la souris (orthotopique) sont en cours de développement pour confirmer les effets observés in vitro et vérifier in vivo la validité de notre approche thérapeutique. En perspective, nous tenterons d'étudier les effets du silencing d'ASPM sur la voie de signalisation la plus dérégulée (pRB / E2F ou PI3K / AKT). Enfin, nous étudierons le rôle potentiel de cette protéine dans le contrôle du cycle cellulaire, et, in fine la mise en évidence de ses partenaires...

Les spectrines, protéines liant l'actine, sont des constituants majeurs du squelette membranaire, réseau multiprotéique localisé sous la membrane plasmique. Érythroïdes ou non érythroïdes (dans ce cas, on les appelle fodrines), les spectrines ont un rôle structural important dans la membrane comme cela a déjà été démontré, pour la spectrine, dans le globule rouge. Elles sont constituées de deux longues chaînes a et ß associées côte à côte en tétramères (aß)2 qui forment les longs filaments du réseau. Chacune des chaînes est composée par la répétition de segments homologues, 22 pour a et 17 pour ß. Ces segments sont constitués de trois hélices a (hélices A, B et C) repliées sur elles-mêmes. Cette succession de structures trihélicoïdales est parfois interrompue par un domaine particulier comme le domaine SH3 (Src Homology 3) présent au milieu de la chaîne a. Les tétramères (aß)2 de spectrine constituent les filaments du squelette membranaire. L'interaction tête-à-tête de deux dimères aß implique les extrémités NH2 de la chaîne a et COOH de la chaîne ß. D'une part la sévérité du défaut d'auto-association et la localisation des mutations associées à celui-ci et d'autre part, les séquences en acides aminés des extrémités impliquées dans le site d'auto-association ont permis de proposer un modèle : la première hélice C isolée de la chaîne a pourrait s'associer aux deux dernières hélices A et B de la chaîne ß pour reconstituer une unité conformationnelle trihélicoïdale semblable à celles observées le long de la molécule. Un défaut dans la formation du tétramère est le support moléculaire le plus fréquemment observé dans les elliptocytoses héréditaires (HE). À l'aide de peptides recombinants, nous avons défini, sur les deux chaînes, les régions nécessaires et suffisantes possédant les caractéristiques pleinement fonctionnelles du site de tétramérisation. Nous avons ensuite, par mutagenèse dirigée, reproduit le lien entre la présence de mutations HE localisées dans les hélices A ou B et le défaut d'auto-association observé dans les globules rouges de patients HE. La présence d'un domaine SH3 localisé au milieu de la chaîne a confère probablement aux spectrine des fonctions autres que le maintien et la stabilité de la membrane. Les SH3, petits domaines protéiques, participent aux interactions protéine/protéine. Le seul partenaire connu du domaine SH3 de la fodrine était la sous-unité a du canal sodium sensible à l'amiloride (ENaC) mais la fonction de ce complexe n'était pas encore caractérisée. À l'aide de différentes méthodes, nous avons remis en cause l'interaction directe entre ENaC et le SH3 de la fodrine. La fonction de ce domaine SH3 étant liée à la nature de son ligand, nous avons donc recherché les partenaires putatifs du domaine SH3 de la fodrine par la technique du double-hybride. 29 partenaires ont été identifiés, regroupés en 19 familles et 10 clones isolés. La spécificité des interactions a été étudiée à la fois par double-hybride, à l'aide de mutants du domaine SH3 de la fodrine produits par mutagenèse dirigée. Les interactions vis-à-vis d'autres domaines SH3 (spectrine ou une protéine de levure non relatée Scd2) ont été également analysées. Enfin, la spécificité de certains partenaires a été confirmée par des études d'interactions in vitro. Deux des protéines les plus spécifiques du domaine SH3 de la fodrine sont des protéines tyrosine-phosphatase PTP. La première est l'isoforme A de PTP de faible poids moléculaire (LMPTPA) mais l'interaction n'a pas été confirmée in vitro. La deuxième, TD14, est une nouvelle PTP dont la seule fonction connue est d'inhiber la formation des foyers tumoraux des cellules surexprimant l'oncogène Ha-ras. Ces PTP pourraient soit déphosphoryler la fodrine, soit être recrutées sous la membrane pour déphosphoryler une autre cible. Nous avons également identifié trois partenaires (N-WASP, Evl et une protéine de la famille des formines) suggérant que les domaines SH3 des spectrines pourraient être impliqués dans les processus de polymérisation de l'actine liés à la mobilité ou la différenciation cellulaire. Mot clés : spectrine, fodrine, tétramérisation, SH3, double-hybride, polymérisation de l'actine

Mes premiers travaux de recherche, me permettant de soutenir une thèse de doctorat en décembre 1999, ont été effectués au sein du laboratoire du professeur Bernard GRANDCHAMP (unité 409 de l'INSERM) sous la direction du docteur Marie-Christine LECOMTE. Mon travail s'est intégré dans l'étude fonctionnelle et structurale de certains domaines des spectrines érythroïdes et non érythroïdes, principalement le site de tétramérisation et le domaine SH3. Concernant la tétramérisation de la spectrine érythroïde j'ai identifié les régions minimales nécessaires et suffisantes pour former le tétramère puis j'ai mis en évidence une relation entre certaines mutations de la spectrine associées à des anomalies membranaires du globule rouge et la sévérité du défaut de formation du tétramère. J'ai ensuite identifié plusieurs ligands du domaine SH3 de la spectrine non érythroïde. L'un d'entre eux m'a permis de définir une régulation de la protéolyse ciblée de cette spectrine faisant intervenir un mécanisme de phosphorylation/déphosphorylation. Ma formation initiale fut donc celle d'un biochimiste que j'ai étendue peu à peu vers la biologie moléculaire et la biologie cellulaire.<br />Puis, souhaitant acquérir les connaissances nécessaires au développement de modèles murins, j'ai décidé d'effectuer mon stage post-doctoral à l'Institut COCHIN (unité 567 de l'INSERM) dans une équipe co-dirigée par le docteur Sophie VAULONT et le professeur Axel KAHN. Je me suis ainsi familiarisé avec la souris comme « outil » de recherche (gestion d'un élevage, établissement de nouvelles lignées, génotypage, phénotypage). Je travaillais initialement sur le métabolisme du glucose mais j'ai complètement réorienté ma thématique de recherche au bout d'un an pour finalement identifier et caractériser une hormone, l'hepcidine, contrôlant l'homéostasie du fer.<br />J'ai été nommé chargé de recherche de grade 2 dans l'unité 409 de l'INSERM en octobre 2002 pour y développer une souche de souris exprimant une spectrine non érythroïde résistante à des mécanismes de protéolyse ciblée. Il s'agit donc toujours d'appréhender certaines fonctions des spectrines mais dans un contexte in vivo. En janvier 2005 j'ai intégré l'unité 665 de l'INSERM dirigée par Yves COLIN afin de poursuivre ce projet. Aujourd'hui, je suis chargé de recherche de grade 1.<br />Le chapitre scientifique de ce mémoire est divisé en deux parties distinctes : la première traite de mon travail sur la spectrine tandis que la seconde porte sur l'hepcidine. Chaque partie est composée d'une introduction au sujet suivie d'un résumé des travaux que j'ai effectués et/ou dirigés.

La biologie de l'ovocyte canin est très différente de celle des autres espèces mammifères : en particulier, la fin de la maturation ovocytaire dans le follicule se déroule en présence d'une forte concentration en progestérone (lutéinisation préovulatoire) et l'ovulation libère un ovocyte en prophase I, qui n'atteindra le stade métaphase II qu'au bout de 48 à 60 heures de transit oviductal. Parallèlement, les taux de maturation obtenus in vitro chez la chienne sont très faibles. Le but de ce travail était de fournir une description ultrastructurale de la maturation ovocytaire canine in vivo (avant le pic de LH jusqu'à 105 heures post ovulation) et d'y comparer l'évolution des ovocytes mis en maturation in vitro. In vivo, nos résultats en microscopie électronique à transmission montrent que l'ovocyte canin suit globalement le modèle de maturation ovocytaire des mammifères, à l'exception de l'existence d'une période de réactivation transcriptionnelle entre 24 et 48 heures post ovulation. Nous avons mis en évidence, grâce à une étude quantificative de l'incorporation de BrUTP, une activité transcriptionnelle très intense pendant cette période, activité à la fois nucléoplasmique et nucléolaire. Ni le pic de LH ni l'ovulation ne se révèlent suivis de modifications ultrastructurales importantes. Ils ne sont associés respectivement qu'à l'expansion et à la recompaction du cumulus. Les signaux de régulation de la méiose chez la chienne restent donc inconnus. In vitro, l'examen ultrastructural montre que les ovocytes issus d'ovaires d'anoestrus sont très immatures. La comparaison avec les formes observées in vivo indique que les ovocytes qui n'achèvent pas leur méiose in vitro (VG et métaphase I) sont simplement interrompus dans leur maturation et ne présentent pas de formes aberrantes. Quant aux ovocytes ayant atteint le stade métaphase II in vitro, ils montrent un très faible degré de maturation cytoplasmique.

Alors même que les politiques de maintien de la biodiversité favorisent la valorisation économique des races, la race locale devient un support fort de l'ancrage territorial des produits sous Appellation d'Origine Contrôlée (AOC). Une étude préliminaire confirme que l'obligation raciale est de plus en plus souvent incluse dans les règlements techniques des AOC mais montre la récurrence des tensions que cela suscite. Dans quelles conditions et avec quelle ampleur la mobilisation de certaines races dans des AOC entraîne-t-elle des modifications dans la gestion de ces races ? Nous avons choisi de considérer deux familles majeures de conditions : la répartition du poids des collectifs (race vs produit) dans la prise de décision, et la marge de manœuvre des éleveurs individuels dans leurs stratégies de réponse. Ce choix est testé sur trois objets de recherche identifiés : (i) l'évolution des objectifs de sélection et des programmes, (ii) la dynamique des pratiques de renouvellement des troupeaux et (iii) l'appropriation des races par les différents collectifs. Trois situations contrastées (espèce, ancienneté de la démarche, valorisation) sont retenues pour observer les pratiques des acteurs, recueillir leurs discours ainsi qu'une documentation technique et administrative : les fromages de vache dans les Alpes du Nord, le fromage de brebis dans les Pyrénées Atlantiques et la charcuterie de Corse. Ces situations ont été choisies non pas pour leur représentativité mais pour leur exemplarité dans l'expression des influences du couplage race-AOC. Le travail a été organisé en deux étapes : l'analyse des trois cas tout d'abord, cherchant à faire ressortir une traduction possible de la problématique et des pistes de réflexions par cas, puis une analyse comparative des réflexions issues de ces trois situations, visant à terme la construction d'un modèle plus général de compréhension des influences du couplage sur la gestion raciale. Nous observons la diversité d'influences quand est associée au critère racial une limite de performances : pour certains, cette association entraîne de façon systématique une modification des critères de sélection, alors que pour d'autres, une gestion individuelle par les pratiques d'élevage représente le levier privilégié. L'introduction d'un critère racial semble toutefois avoir un impact assez systématique sur le développement du marché des reproducteurs. Mais si l'augmentation de la demande en reproducteurs peut être un élément moteur à l'accroissement des effectifs de race, le risque de diminuer la pression de sélection des animaux reproducteurs demeure. Ces différents éléments montrent les influences possibles du couplage sur la gestion des races. Nous avons relevé 7 critères permettant de définir les conditions d'expression de ces influences, classés en fonction du type d'influence observé. Les critères liés à l'interaction entre les collectifs relèvent d'une influence directe : financement des collectifs, représentations croisées (personnes ayant une « double casquette »), répartition des effectifs de race. Les critères liés à la marge de manœuvre des éleveurs relèvent d'une influence indirecte : gamme des reproducteurs proposés, choix des reproducteurs, constitution du troupeau et pratiques d'alimentation. L'ensemble de ces critères nous permet de construire un modèle qui, sans prétendre être prédictif, peut aider à l'intelligibilité des situations nouvelles. Enfin, on s'intéresse, à une échelle plus globale, à la notion d'appropriation de la ressource. L'appropriation de la race par un collectif AOC peut être bénéfique au développement de cette ressource, mais des situations extrêmes montrent aussi les risques d'accaparement. Nous proposons ainsi certaines pistes pour nourrir ces réflexions d'ordre général sur la conservation et la valorisation des races locales.

Les algorithmes génétiques sont des méthodes d'optimisation destinées à des problèmes complexes. Ils peuvent jouer un rôle intéressant dans le cadre de la protéomique. Cette discipline est assez récente, elle étudie le patrimoine en protéines des individus. Elle produit des données de grande dimension. <br />La première partie aborde l'histoire, le fonctionnement des algorithmes génétiques et certains résultats théoriques. La partie suivante détaille la mise au point d'un tel algorithme pour la sélection de biomarqueurs en spectrométrie de masse et l'alignement de gels d'électrophorèse 2D. Cette partie met en évidence la difficulté de construction du critère à optimiser. La dernière partie aborde des résultats théoriques. La convergence des algorithmes génétiques avec élitisme est démontrée dans le cas non homogène et de mutations dirigées. Nous avons ensuite construit un critère de convergence alliant fondements théoriques et applicabilité, basé sur les occurrences de la solution localement optimale. Enfin, l'efficacité de l'introduction d'événements catastrophiques dans la résolution pratique de certains problèmes de convergence est montrée.

Dans ce travail, nous avons développé le modèle de rat ayant subi une lésion néonatale de l'hippocampe ventral (rat LNHV), un outil reconnu pour l'étude de la schizophrénie. <br />Nous avons validé l'utilisation de l'imagerie anatomique (IRM) comme outil permettant une détection fiable et précoce (avant la puberté) de la taille et la cible des lésions, pour remplacer l'évaluation post mortem.<br />Au niveau comportemental, nous avons montré que le nombre des anomalies qui sont associées à des troubles de la transmission dopaminergique augmente du stade juvénile à l'âge adulte chez les animaux LNHV. <br />Au niveau neurochimique, nous avons montré que les animaux LNHV présentent des altérations des efflux de dopamine au niveau mésocorticolimbique (noyau accumbens et cortex préfrontal) qui n'apparaissent qu'après la puberté. <br />Nos résultats confirment l'implication majeure de la dopamine dans la physiopathologie de la schizophrénie et soulignent l'importance des facteurs qui pourraient précipiter l'émergence de la maladie au moment de l'adolescence.

La préparation d'une pâte alimentaire artisanale connue sous le nom de mekika, par coagulation du lait à l'aide d'extraits de gousses vertes de caroubier constitue une technologie originale spécifique de certaines régions libanaises. Notre étude s'inscrit dans le cadre de la préservation du patrimoine culinaire du pays en offrant de combler le manque de données scientifiques sur cette coagulation. L'accent est mis d'une part sur les réactions chimiques impliquées dans le processus et d'autre part sur les propriétés technologiques du produit obtenu. L'importance de cette technologie est soulignée en la comparant aux techniques classiques faisant intervenir des enzymes protéolytiques (présure, chymotrypsine, protéases fongiques ou microbiennes). L'étude est finalement appliquée à différents laits (vache, chèvre, brebis, chamelle)

Nous avons analysé la relation entre le risque de cancer colorectal et la consommation de viande et de poisson dans la population qui participe dans l'Etude Prospective Européenne sur le Cancer et la Nutrition. Il s'agit d'une étude sur plus de 400 000 sujets volontaires de dix pays européens. Le risque de cancer colorectal apparaît lié à un niveau de consommation élevé de viande rouge. Le hazard ratio associé à une consommation supérieure à 160 grammes par jour par rapport à une consommation inférieure à 20 grammes par jour est de 1.35 (95% IC=0.96-1.88). La consommation élevée de poisson semble diminuer le risque de cancer colorectal. Le hazard ratio pour une consommation de poisson supérieure à 80 grammes par jour par rapport à celle de moins de 10 grammes par jour est de 0.69 (IC=0.54-0.88). La consommation de volailles n'a pas d'incidence sur le risque de cancer colorectal. Nous avons intégré par méta-analyse nos résultats avec ceux des études prospectives publiées entre 1990 et juin 2006. D'après 14 études, le risque relatif moyen associé aux niveaux de consommation de viande rouge les plus hauts par rapport aux niveaux les plus bas est de 1.34 (95% CI=1.09-1.21). En ce qui concerne les niveaux de consommation de poisson les plus hauts par rapport aux niveaux les plus bas (treize études), le risque relatif moyen est de 0.87 (95%CI=0.78-0.97). Nos résultats montrent qu'une diminution des apports de viande rouge parmi les gros consommateurs devrait conduire à une diminution du risque de cancer colorectal pour cette population. La consommation de fibre alimentaire et de poisson en grosses quantités semble diminuer le risque, mais cette relation doit être confirmée par d'autres études.