La rétine est un tissu spécialisé dans le traitement de l'information visuelle par l'intermédiaire des photorécepteurs, cônes et bâtonnets, et des neurones de deuxième ordre, les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires dont les axones forment le nerf optique. Notre groupe s'intéresse à élucider les mécanismes génétiques impliqués dans les maladies rares stationnaires, comme dans la cécité nocturne congénitale stationnaire (CNCS), ou progressives comme dans la dystrophie de type bâtonnet-cône (DBC). Cette thèse apporte de nombreuses connaissances sur la physiologie rétinienne. D'une part, nous avons identifié GPR179, un nouveau gène impliqué dans la CNCS complète, étudié la localisation de la protéine et la physiopathologie des protéines mutantes. Nous avons également créé et caractérisé fonctionnellement un nouveau modèle souris invalidé pour GPR179 qui nous a permis de mieux approcher la première synapse rétinienne entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires adjacentes. D'autre part, nous avons caractérisé le génotype et le phénotype de l'un des modèles les plus utilisés de la DBC, le rat P23H. Nous avons ensuite développé une approche d'édition génomique pour invalider les mutants RHO ayant un effet dominant négatif en testant in vitro, ex vivo et in vivo les meganucleases, TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) puis le système CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9). / The first steps in vision occur in the retina when rod and cone photoreceptors transform light into a biochemical signal, which gets processed by bipolar cells, ganglion cells and finally by the brain. Our group investigates genetic causes and mechanisms involved in inherited stationary and progressive retinal diseases as congenital stationary night blindness (CSNB), and rod-cone dystrophy (RCD), also called retinitis pigmentosa. This thesis gives several insights on the retinal physiology. On one hand, we identified GPR179, a new gene mutated in complete CSNB, studied the localization and the physiopathology of missense and splice-site mutations. We also delivered a new knock-out mouse model which we functionally characterized, and studied GPR179 partners to provide a better understanding of the first visual synapse between photoreceptors and ON-bipolar cells. On the other hand, we genotypically and phenotypically characterized one of the most popular RCD model, the P23H rat model. There is currently no treatment for RCD and different therapeutic strategies are under investigation. We wanted to deliver the basis for a genome editing approach for RHO mutations, acting as a dominant negative effect, which cannot be addressed by current gene replacement strategies. We opened the field by performing in vitro, ex vivo and in vivo genome editing experiments using meganucleases, TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) and finally CRISPR/Cas9 system (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) and revealed how challenging the setting of genome editing strategies was.

Les furocoumarines sont des composés phénoliques impliqués dans la défense contre les herbivores. Ces molécules sont majoritairement décrites dans quatre familles botaniques, notamment les Rutaceae, dont font partie les agrumes. Ces molécules sont phototoxiques ce qui peut poser des problèmes pour leur utilisation comme par exemple en cosmétique ou en phytothérapie. D’autre part, en cas d’ingestion par exemple via la consommation de jus de certains agrumes, elles ont responsables de l’inhibition d’enzymes de détoxication comme le CYP3A4 humain. Cela peut conduire à des surdosages médicamenteux connus sous le nom d’Effet Pomelo. Ce travail de thèse a consisté à réfléchir et à développer, des outils qui permettront de générer de manière ciblée des variétés de pomelo qui ne produisent plus de furocoumarines. Nous avons abordé l’ensemble des étapes essentielles pour la mise en place d’une stratégie global : i) des méthodes reproductibles ont été développées pour la production de protoplastes et de cultures cellulaires de pomelo Star Ruby ; ii) des conditions de transformation de protoplastes par électroporation ont également été mises au point ; iii) finalement, pour inhiber de manière spécifique la voie de biosynthèse des furocoumarines, nous avons choisi de mettre en œuvre une approche d’édition de génome en utilisant une méthodologie CRISPR/Cas9. La mise au point de la méthode a été réalisée avec un gène codant pour une umbelliferone 6-dimethylallyl transférase. Les résultats obtenus indiquent que la stratégie est envisageable. Pour renforcer la stratégie CRISPR/Cas9, nous avons mis en œuvre une démarche d’identification de gènes cibles additionnels. En utilisant une approche de data mining de bases de données génomiques et transcriptomiques nous avons identifié 18 séquences candidates, potentiellement impliquées dans la voie de biosynthèse des furocoumarines. L’expression hétérologue des protéines correspondantes et leur caractérisation fonctionnelle a permis de montrer que CYP706J12 est en mesure de métaboliser l’hérniarine, une coumarine. Ce résultat apporte des éléments pour émettre des hypothèses sur l’évolution convergente de la synthèse des coumarines et des furocoumarines chez les végétaux supérieurs. / Furanocoumarins are phenolic compounds involved in defense against herbivores. These molecules are mainly described in four botanical families. Rutaceae, one of those families, includes Citrus species. Furanocoumarins are phototoxic compounds, which can be problematic for their use in cosmetics or in phytotherapy. Furanocoumarin ingestion via citrus juice consumption, may inhibit human enzymes of detoxification, such as human CYP3A4. This can lead to drug overdoses known as the “Grapefruit Juice Effect”. This work consisted in the development of tools that will allow to generate new varieties of pomelo that no longer produce furanocoumarins by targeted genome edition. We have covered the essential steps for the implementation of a global strategy: i) reproducible methods have been developed for the production of protoplasts and cell cultures of Star Ruby grapefruit; ii) conditions for protoplast transformation by electroporation have also been developed; iii) finally, to specifically inhibit the furanocoumarin biosynthetic pathway, we chose to implement a genome editing approach using a CRISPR / Cas9 methodology. The development of the method was carried out with a gene encoding umbelliferon 6-dimethylallyltransferase. The results obtained indicate that the strategy is feasible. To strengthen the CRISPR / Cas9 strategy, we implemented a method to identify additional target genes. Using a data mining approach of available genomic and transcriptomic databases we identified 18 candidate sequences potentially involved in the furanocoumarin biosynthetic pathway. Heterologous expression of the corresponding proteins and their functional characterization made it possible to show that CYP706J12 is able to metabolize herniarin (a coumarin). This result provides elements to hypothesize about the convergent evolution of coumarin and furanocoumarin synthesis in higher plants.