L'acquisition et l'allocation de ressources sont des tâches fondamentales chez tous les animaux. Les organismes rencontrent souvent de l'hétérogénéité dans l'espace et dans le temps et devront adapter leur traits d'histoire de vie, décrits comme un ensemble héritable de règles qui déterminent l'allocation vers la croissance ou la mise en réserve pour la survie versus la reproduction. Chez Cornu aspersum, la stratégie de reproduction dépend des contraintes saisonnières et l'investissement dans la reproduction est influencé par l'énergie disponible dans l'environnement. Des nutriments présents dans l'alimentation, notamment des lipides, sont déposés dans les oeufs, et une source mixte de calcium a pour effet que la coque des oeufs est plus épaisse. Ceci pourrait augmenter la probabilité de survie des juvéniles. Des bactéries présentes dans l'alimentation et dans la terre pourraient être responsables d'une diminution de la capacité de surfusion, et elles pourraient persister dans l'intestin pendant l'hibernation. Chez Helix pomatia, qui est utilisé dans des élevages biologiques afin de maintenir cette espèce menacée comme spécialité régionale sous le nom Albschneck®, le succès reproducteur est faible même avec une alimentation riche en énergie, comparativement à une population en provenance d'un élevage intensif Italien. Helix pomatia préserve une riche communauté bactérienne dans l'intestin qui pourrait contenir des bactéries nucléantes, mais accumule aussi des cryoprotecteurs, comme des acides aminés, des triglycérides et du glycérol, pour améliorer la résistance au froid pendant l'hiver. Toutefois, la mortalité pourrait être liée à un ajustement perpétuel des processus physiologiques aux variations importantes de la température et aux situations climatiques extrêmes ainsi qu'à une allocation limitée vers des processus de survie. Des mesures de protection devront donc inclure la préservation de refuges dans l'habitat naturel et artificiel.

Le but de ce travail était d'étudier les capacités mécaniques des membres inférieurs et leur implication dans la performance lors de mouvements explosifs par l'utilisation d'approches théoriques intégratives. La première partie de ce travail a proposé et validé une nouvelle méthode simple d'évaluation des capacités mécaniques des membres inférieurs. Cette méthode, basée sur les principes fondamentaux de la dynamique, présente trois équations donnant les valeurs moyennes de force, de vitesse et de puissance développées lors d'un saut à partir de trois paramètres simples : la masse, la hauteur de saut et la distance verticale de poussée. Cette méthode, utilisable sur le terrain, permet d'obtenir la puissance produite lors d'un saut maximal et permet de tracer les relations force-vitesse à partir de sauts chargés, ces tests nécessitant jusqu'à présent des outils de mesures spécifiques. La deuxième partie de ce travail a proposé une nouvelle approche théorique intégrative pour appréhender l'implication des capacités mécaniques des membres inférieurs dans les sauts verticaux maximaux. Tout d'abord, la prise en compte des contraintes mécaniques du générateur de force (les membres inférieurs) et de la dynamique du mouvement (un corps accéléré linéairement) sur la production de force lors de la poussée a permis d'exprimer mathématiquement la hauteur maximale de saut qu'un individu peut atteindre en fonction de trois caractéristiques de ses membres inférieurs : leur capacité maximale de production de force, leur vitesse maximale d'extension et leur amplitude de déploiement. En plus de mettre en avant les variables mécaniques qui sont impliquées dans la performance en saut, cette équation a permis de montrer et de quantifier l'influence positive de ces trois caractéristiques mécaniques sur la hauteur de saut. Cette expression mathématique peut constituer une première étape importante dans l'analyse des différences de performances en saut entre les individus, entre les espèces, et pour un même individu entre deux moments différents. Ensuite, cette approche théorique intégrative a été utilisée pour approcher la notion de profil force-vitesse d'un individu et pour en étudier l'influence sur la performance en saut indépendamment de la puissance maximale. Cette notion de profil force-vitesse, appréciée par la pente de la relation force-vitesse, fait référence aux différentes combinaisons de force et vitesse maximales des membres inférieures pouvant induire les mêmes capacités de puissance. A partir de l'approche théorique proposée précédemment, la hauteur de saut a été exprimée mathématiquement en fonction de la distance de poussée, de la puissance maximale et de la pente de la relation force-vitesse. Cette analyse a permis de montrer que la performance en saut, et donc la capacité à produire une grande impulsion, est fortement liée à la puissance maximale des membres inférieurs, mais également à leur profil force-vitesse. Un profil force-vitesse optimal maximisant la hauteur de saut a été mis en évidence. Cette notion de profil force-vitesse d'un athlète, et la comparaison au profil optimal, semble intéressante à considérer pour optimiser les performances lors de mouvements explosifs visant à accélérer sa propre masse. En conclusion, ce travail de thèse a permis, au moyen d'approches théoriques intégratives, d'éclaircir les relations entre la performance en saut vertical et les caractéristiques mécaniques de la poussée, d'une part pour proposer une nouvelle méthode d'évaluation simple des capacités mécaniques des membres inférieurs, et d'autre part pour comprendre et quantifier l'implication de ces dernières dans la performance lors de mouvements explosifs. Produire une grande impulsion lors d'une phase d'extension des membres inférieurs requière une puissance maximale élevée et un profil force-vitesse optimal.

Le traitement à l'insuline n'empêchant pas à long terme le développement de la cardiomyopathie, l'activité physique régulière est aujourd'hui proposée comme complément à la prise en charge médicamenteuse du diabète. Notre objectif premier était de déterminer sur une durée conséquente les effets respectifs de l'entraînement physique et du traitement à l'insuline sur la fonction cardiaque en portant une attention particulière sur le système β-adrénergique et/ou sur le système de régulation du calcium intracellulaire. A long terme le traitement à l'insuline comme l'entraînement physique ne parviennent ni l'un, ni l'autre à atténuer les désordres occasionnés par le diabète au niveau de la fonction myocardique. Si notre entraînement en endurance n'a pas permis d'améliorer les performances myocardiques dans notre modèle de rat diabétique non traité à l'insuline, il a même accentué la bradycardie et la désensibilisation β-adrénergique induites par le diabète. Ensuite, nous avons cherché à déterminer si à long terme, le traitement à l'insuline et l'entraînement physique pouvaient agir de manière synergique et ce faisant améliorer les performances myocardiques. Associés le traitement à l'insuline et l'entraînement en endurance parviennent à normaliser la fonction contractile. Cet effet additif est très certainement médié par des adaptations dans la voie de signalisation impliquant les protéines régulatrices du Ca2+. Nos travaux révèlent l'intérêt majeur d'un traitement bi-dimensionnel – traitement à l'insuline, activité physique – dans la prise en charge thérapeutique quotidienne des patients diabétiques. Néanmoins, nous soulignons l'importance d'une activité physique adaptée pour induire les effets bénéfiques escomptés

Relax chez le rat ou Neurogénine 3 (ngn3) chez la souris est un facteur de transcription de la famille basique Hélice Boucle Hélice (bHLH). Le profil d'expression de ce gène au cours du développement embryonnaire indique qu'il pourrait jouer un rôle fondamental dans la détermination du devenir nerveux ou endocrine des précurseurs neuronaux et pancréatiques respectivement. Le premier objectif de mon projet vise à élucider, les mécanismes moléculaires permettant de rendre compte de la mise en place et du contrôle de l'expression tissulaire restreinte du gène ngn3. Cette étude réalisée par transgenèse, a été possible grâce à l'installation au laboratoire d'une plate-forme de transgenèse, qui m'a permis de générer des modèles de souris transgéniques de façon autonome. J'ai donc réalisé différentes constructions permettant d'exprimer le gène β-galactosidase sous le contrôle d'éléments potentiellement « enhancer » du promoteur ngn3. J'ai caractérisé un élément de 3,85kb permettant de diriger l'expression du gène rapporteur exclusivement dans les territoires d'expression du gène endogène ngn3. L'étude de fragment plus restreints se poursuit actuellement mais nous disposons l'un fragment de 2,2kb dirigeant en transgenèse l'expression du gène LacZ dans l'hypothalamus ventral et les épithéliums pancréatiques et intestinaux. Le second objectif de cette thèse est d'obtenir un marquage in vivo, par transfert de gène, de la population des cellules souches du pancréas endocrine exprimant ngn3 dans des explants de pancréas embryonnaires murins puis humains. En effet, nous disposons d'un système in vivo unique capable de récapituler le développement du pancréas endocrine par xénogreffe d'ébauches pancréatiques. Jai démontré, dans ce modèle expérimental, la capacité de lentivirus recombinants à infecter efficacement des cellules progénitrices du pancréas, en ciblant à l'aide de promoteurs spécifiques l'expression du gène rapporteur dans les différentes populations cellulaires qui se sont différenciées. La construction et la production d'un vecteur lentiviral assurant l'expression du gène rapporteur de la GFP (Green Fluorescent protein) sous le contrôle de l'élément de 2,2kb du promoteur du gène ngn3, permet actuellement de transduire des explants de pancréas embryonnaires murins. La transposition de ces modèles à du tissu embryonnaire humain est actuellement validée. Ce travail nous donne accès, chez l'homme, au réservoir des cellules souches du pancréas endocrine. L'amplification et la sélection de telles cellules souches constituent un défi majeur pour le développement de nouvelles thérapies du diabète de type I. La fonction proendocrine de ngn3 étant déjà clairement établie au niveau du pancréas, le troisième objectif consiste à démontrer la fonction de détermination neuronale de ce facteur dans la moelle épinière. Dans le cadre d'une fonction de détermination, l'absence de différenciation d'une population de neurones est attendue suite à l'inactivation du gène ngn3. Nous avons pu démontrer que la mutation nulle ngn3 induit l'expression ectopique du facteur de détermination Mash1 dans la région ventrale de la moelle épinière exprimant normalement ngn3, assurant ainsi, une compensation fonctionnelle. Afin d'appréhender directement la fonction de détermination de ngn3 et cela en absence de compensation, nous avons généré des souris doubles mutant nulles Mash1-Ngn3. L'analyse phénotypique des mutants perte de fonction ngn3 et Mash1/ngn3 dans la moelle épinière ventral nous a permis de démontrer la fonction de ngn3 dans la détermination du devenir neuronal. De plus nous avons, pour la première fois, établi que les neurones matures dont la différenciation est déterminée par ngn3 présentent un phénotype glutamatergique. Mots clés : Ngn3, bHLH, expression tissu-spécifique, régions régulatrices, embryons transgéniques et fondateurs, ciblage progéniteurs/souches, transfert de gène, fonctions proneurale et proendocrine

La bronchiolite oblitérante (BO) est la principale cause de décès à long terme après transplantation pulmonaire. La BO se manifeste par une diminution des capacités respiratoires liée à l'obstruction des petites voies aériennes par un tissu inflammatoire et fibroprolifératif. Dans cette thèse nous avons étudié l'hypothèse de l'implication de la kinase nucléaire MSK1 dans la BO. Nous avons utilisé la transplantation hétérotopique de trachée comme modèle murin de BO. La pertinence du choix de ce modèle a été confirmée par l'étude de la re-vascularisation fonctionnelle de la greffe après transplantation. Dans ce modèle nous avons montré une augmentation de l'expression et de l'activité de MSK1 pendant le développement de la BO. Le traitement des souris transplantées avec des inhibiteurs pharmacologiques de MSK1 a permis d'inhiber l'inflammation et la fibroprolifération, montrant le rôle de MSK1 dans la BO. Nous avons également mis en place un essai de criblage utilisant la technologie HTRF pour rechercher de nouveaux inhibiteurs de MSK1. Les résultats décrits dans cette thèse, montrent que la kinase MSK1 est une potentielle cible thérapeutique pour combattre la BO.

Objectif : à partir d'un sujet de DEA, avec le soutien de toute l'équipe INSERM U633, élaborer une stratégie de recherche et progresser sur un thème pour permettre le développement de la thérapie cellulaire. Ce travail de recherche fondamentale permettant l'écriture et l'application d'un protocole de recherche chez l'homme. Quatre protocoles différents ont été réalisés : 1) Améliorer la résistance du greffon cellulaire en appliquant un choc thermique ; 2) Améliorer la survie des myoblastes squelettiques à l'aide d'un gène de survie cellulaire ; 3) Etudier la survie et l'efficacité des cellules progénitrices adultes multipotentes dérivées de la moelle osseuse en greffon myocardique ; 4) Améliorer les résultats de la transplantation de myoblastes squelettiques par l'apport d'érythropoïétine. Un PHRC local sur la thérapie cellulaire par des cellules mononuclées médullaires autologues lors de la revascularisation myocardique a été élaboré et accepté. Actuellement un tiers de l'effectif a été inclus. Une modification des critères d'inclusion permet actuellement un recrutement plus important de patients.

Une mesure précise de l'activité physique en conditions de vie libre est nécessaire pour une meilleure compréhension de ses relations avec la santé. Le premier objectif de ce travail thèse a été de valider l'Actiheart (qui combine la mesure de la fréquence cardiaque et du mouvement par accélérométrie) par rapport à l'eau doublement marquée (EDM). Nous montrons un bon niveau de concordance entre la dépense énergétique liée à l'activité physique (DEAP) estimée par l'Actiheart et l'EDM. Une individualisation de la relation entre la fréquence cardiaque et de la DEAP par un test d'effort est nécessaire pour une estimation fiable de la DEAP au niveau individuel et pour évaluer des changements de DEAP tels qu'induits par une intervention. En laboratoire, nous montrons que la précision de l'Actiheart est activité dépendante. Ceci nécessite la mise en place de leur reconnaissance par de nouveaux capteurs et modèles mathématiques. L'adiponectine est une hormone du tissu adipeux qui a un rôle dans le métabolisme énergétique et dont la sécrétion diminue avec l'obésité. Les effets de l'activité physique sont en revanche contradictoires dans la littérature. Le second objectif de ce travail a été d'évaluer l'effet de l'activité physique et d'une intervention avec contrôle du poids sur les taux plasmatiques d'adiponectine. Nous montrons que l'adiponectine totale et à haut poids moléculaire sont associées négativement à la variation du niveau d'activité physique. D'autres travaux sont cependant nécessaires pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent cette modulation de l'adiponectine plasmatique qui ne semble pas liée à des variations de synthèse dans le tissu adipeux ou musculaire.

Les patients atteints de BPCO de stade I, d'ICC et d'HTAP peuvent présenter une diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire. Il s'agit d'un déterminant majeur de la distension thoracique dynamique, particulièrement délétère, et facteur important de la dyspnée d'exercice. Nos travaux montrent sans ambiguïté une forte association entre la distension thoracique dynamique (limitant l'augmentation du volume courant) et la dyspnée à l'effort chez ces patients. Le corollaire de ces constatations est que des interventions thérapeutiques qui réduisent la distension thoracique devraient diminuer la dyspnée d'effort et améliorer la tolérance à l'exercice, et ce y compris dans des situations cliniques où les anomalies de la mécanique respiratoire ne sont a priori pas le primum movens de la maladie. Et en effet, la réduction de la dyspnée d'effort est bien corrélée avec la réduction du volume pulmonaire induite directement par des interventions pharmacologiques ou indirectement par des interventions non-pharmacologiques. De plus, du point de vue thérapeutique, la mise en évidence dans la troisième étude d'une propension à la distension thoracique induite par l'exercice chez certains patients atteints d'HTAP qui présentent une nette diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire peut elle fournir une base théorique à l'adjonction de bronchodilatateurs aux traitements à visée hémodynamique. En conclusion, cette thèse contribue à une meilleure connaissance de la physiopathologie de la dyspnée d'exercice dans le contexte de la BPCO à un stade précoce, de l'ICC et de l'HTAP, en mettant en évidence le rôle d'un mécanisme pathogénétique qui n'avait pas été décrit auparavant.

Le trouble bipolaire est une maladie invalidante caractérisée par une alternance d'épisodes maniaques et dépressifs. Malgré des efforts de recherche notables, la physiopathologie et les mécanismes d'action des traitements du trouble bipolaire demeurent peu connus. La protéine kinase C (PKC) est récemment apparue comme une cible moléculaire potentielle pour le traitement du trouble bipolaire. Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à étudier le rôle de la PKC dans les phases maniaque et dépressive du trouble bipolaire. Nous avons montré que l'inhibition de la PKC a un effet antimaniaque non seulement chez le rat naïf, mais aussi dans un modèle de manie basé sur une privation de sommeil, que nous avons validé au cours de notre étude. De plus, les inhibiteurs de la PKC sont capables de rétablir les déficits de prolifération cellulaire hippocampique que présentent les rats privés de sommeil. Ces effets prolifératifs et antimaniaques seraient indépendants, puisque le blocage de la prolifération cellulaire n'abolit pas l'efficacité antimaniaque des inhibiteurs de la PKC dans le modèle de privation de sommeil. En parallèle, nous avons montré que l'activation de la PKC a un effet antidépresseur chez le rat naïf, alors que son inhibition provoque un phénotype pseudodépressif qui s'accompagne d'une diminution de la prolifération cellulaire hippocampique. L'ensemble de ces données révèle une implication de la PKC dans les deux phases du trouble bipolaire, et soutient l'hypothèse qu'une suractivation du système PKC serait à l'origine des perturbations de neuroplasticité associées à la manie.

La prise en charge des pathologies obstructives des voies aériennes supérieures (VAS) de l'enfant est actuellement basée sur l'évaluation de l'obstruction lors d'une endoscopie sous anesthésie générale. Cet examen a une morbidité non négligeable et les contraintes pesant sur un enfant atteint d'une pathologie obstructive des VAS sont lourdes. La difficulté de quantifier de manière simple et précise l'obstruction des VAS et son retentissement justifie l'évaluation de nouvelles techniques. L'objectif de ce travail a été d'étudier des méthodes d'explorations, non ou peu invasives, de ces pathologies obstructives : la méthode de réflexion acoustique (MRA) et la mesure du travail respiratoire. La MRA est basée sur l'analyse de la réflexion d'une onde sonore dans les VAS. Le travail respiratoire est la mesure de l'effort fourni par les muscles respiratoires au cours de la respiration. Nous avons démontré que la MRA était applicable chez l'enfant de plus de 2 ans. Des mesures sur des enfants atteints de mucoviscidose et de mucopolysaccharidose ont permis d'étudier les résistances des VAS et leur évolution au cours de la maladie. Chez l'enfant plus jeune, quand la MRA est impossible, nous avons mis en évidence chez des nourrissons atteints d'une séquence de Robin et présentant un travail respiratoire très augmenté qu'une ventilation non invasive était capable de diminuer l'effort fourni et d'améliorer l'évolution clinique Les méthodes d'explorations peu ou non invasives des VAS de l'enfant sont prometteuses car simples, sans danger, et potentiellement complémentaires d'autres examens plus invasifs. Leur réalisation en routine est envisageable dans de nombreux cas de figure