La sclérose latérale amyotrophique est une maladie neurodégénérative associée à un dysfonctionnement métabolique. Des altérations du métabolisme des lipides, décrites chez les patients SLA et les animaux modèles, pourraient participer à la mise en place des premières étapes de la maladie. L’objectif de cette thèse était d’étudier le rôle de la stéaroyl-coenzyme A désaturase 1 (SCD1), une enzyme clé du métabolisme des lipides, dans la SLA. En étudiant le profil d’acides gras périphériques dans un modèle de souris SLA, les souris SOD1m, nous avons vu une diminution de l’activité de la SCD1 dès les stades précoces (subcliniques) de la maladie. Cette diminution pourrait expliquer, à elle seule, les altérations du métabolisme des lipides caractéristiques de la SLA. La répercussion de la perte de l’activité de la SCD1 sur l’axe moteur a été étudiée. Une délétion du gène ou une inhibition pharmacologique de la SCD1 améliore la récupération fonctionnelle après lésion du nerf sciatique chez la souris sauvage. Nous avons cherché à voir si la perte d’activité de la SCD1 trouvée chez les souris SOD1m est un mécanisme de protection mis en place pour lutter contre l’évolution de la SLA. Nous avons traité des souris SOD1m avec un inhibiteur de l’activité de la SCD1. Le traitement a conduit à une augmentation du métabolisme oxydatif, une préservation de l’intégrité neuromusculaire ainsi qu’une amélioration de la survie des motoneurones. Nousconcluons que l’inhibition de la SCD1 représente une cible thérapeutique prometteuse dans la SLA. / Amyotrophic lateral sclerosis is a neurodegenerative disease, associated with metabolic dysfunction. Alteration of lipid metabolism has been documented in ALS patients and animal models, and could participate to the first pathological steps of the disease. The objective of this thesis was to study the role of stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1), a key enzyme of lipid metabolism, in ALS. By studying the profile of peripheral fatty acids in an animal model of ALS, the SOD1 mice, we found that SCD1 activity was strongly reduced at early (sub-clinical) disease stage, and that this reduction could explain in itself the alteration of lipid metabolism characteristic of ALS. The impact of loss of SCD1 activity for the motor axis was then studied. Genetic deletion or pharmacological inhibition of SCD1 enhanced functional recovery after sciatic nerve injury in mice. Wefurther explored if the loss of SCD1 activity found in SOD1 mice is a protective mechanism elicited in response to ALS. We treated SOD1 mice with an inhibitor of SCD1 activity. The treatment resulted in exacerbated muscular oxidative metabolism,preservation of neuromuscular integrity and enhanced motor neuron survival. We conclude that inhibition of SCD1 represents a promising therapeutic target for ALS.

TRAF4 est un gène fréquemment surexprimé dans les carcinomes suggérant qu’il y joue un rôle. Tandis que la protéine TRAF4 est majoritairement localisée dans les jonctions serrées (JS) des cellules épithéliales mammaires (CEM) normales, elle s’accumule dans le cytoplasme des CEM malignes. Dans cette étude, nous montrons que TRAF4 possède un nouveau domaine liant les phosphoinositides (PIP) et que ce dernier est requis pour son recrutement aux JS. Des analyses moléculaires et structurales ont montré que le domaine TRAF de TRAF4 forme un trimère pouvant lier jusqu’à trois molécules de lipides grâce à des résidus basiques présents à la surface. Des études cellulaires indiquent que TRAF4 régule négativement les JS et augmente la migration cellulaire. Ces deux fonctions sont dépendantes de sa capacité à lier les PIPs. Notre travail suggère que la surexpression de TRAF4 pourrait contribuer à la progression des cancers du sein en déstabilisant les JS et en favorisant la migration cellulaire. / TRAF4 (tumor necrosis factor (TNF) receptor-associated factor 4) is frequently overexpressed in carcinomas suggesting a specific role in cancer. While TRAF4 protein is predominantly found at tight junctions (TJ) in normal mammary epithelial cells (MEC), it accumulates in the cytoplasm of malignant MEC. How TRAF4 is recruited and functions at TJ is unclear. Here we show that TRAF4 possesses a novel phosphoinositide (PIP)- binding domain crucial for its recruitment to TJ. Molecular and structural analyses revealed that the TRAF domain of TRAF4 exists as a trimer which binds up to 3 lipids using basic residues exposed at its surface. Cellular studies indicated that TRAF4 acts a negative regulator of TJ and increases cell migration. These functions are dependent from its ability to interact with PIPs. Our results suggest that TRAF4 overexpression might contribute to breast cancer progression by destabilizing TJ and favoring cell migration.

La colonisation bactérienne du gros intestin chez le poulain a été très peu étudiée. Pourtant, elle pourrait jouer un rôle capital dans la composition et l’activité de la communauté bactérienne chez l’animal devenu adulte. L’objectif de ce travail a été de mieux décrire la mise en place de la communauté bactérienne et de son activité de dégradation des glucides pariétaux dans les fèces du poulain de la naissance au post-sevrage. La supplémentation maternelle en produits fermentés FAP® (Original Process, France) a été testée comme facteur de variation. Nos travaux confirment que la colonisation bactérienne dans les fèces du poulain est un processus séquentiel qui débute très rapidement après la naissance et s’achève autour d’un mois d’âge. Les bactéries maternelles contenues dans le lait pourraient jouer un rôle majeur dans l’origine des bactéries qui s’implantent chez le poulain au cours des cinq premiers jours de vie. La fonction de dégradation des glucides pariétaux se met en place à partir de la deuxième semaine de vie et est établie à deux mois d’âge. Le sevrage pratiqué à six mois n’a pas d’impact majeur sur la communauté bactérienne et son activité dans les fèces du poulain. Enfin, la supplémentation maternelle a stimulé la mise en place précoce des bactéries anaérobies totales et utilisatrices de lactate et le démarrage des activités fermentaires dans les fèces du poulain. Cependant, aucun effet n’a été rapporté au-delà de cinq jours de vie. Comme la supplémentation en produits fermentés n’a pas modifié la composition et la structure des communautés bactériennes des fèces et du lait de jument, les effets observés chez le poulain pourraient, en partie, s’expliquer par une modification du lait sur le plan qualitatif et/ou quantitatif. Une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans le transfert de bactéries maternelles au poulain est un préalable afin d’envisager de nouvelles pistes de recherche pour optimiser la colonisation bactérienne chez le poulain par la modulation de la microflore maternelle. / In foals, few studies have been conducted on the hindgut bacterial establishment, despite this could play a major role in the composition and activity of the bacterial community in the adult animal. This work aimed at better describing the establishment of the bacterial community and its cell-walls degradation capacity in the foal feces from birth to post-weaning. Maternal supplementation with fermented products FAP® (Original Process, France) was tested as a variation factor. Our results confirm that bacterial establishment in the foal feces is a sequential process that starts very early after birth and ends at around one month of age. Bacteria in the mare milk could play a main role in the origin of the bacteria settling in the foal during the five first days of life. Cell-walls degradation activity starts from the second week of life and is established at two months of age. The weaning at six months had no major impact on the bacterial community and its activity in the foal feces. Finally, the maternal supplementation stimulated the early establishment of total anaerobes and lactate utilizers and the fermentative activity start in the foal feces. However no effect was reported after five days of life. As the maternal supplementation with fermented products did not change the bacterial community composition and structure in mare feces and milk, the change we observed in the foal could partly be explained by a change in the quality or quantity of milk. A better knowledge of the mecanisms implicated in the bacterial transfer from the mare to its foal is necessary before investigating new research area for optimising bacterial establishment in the foal by modulating the maternal microflora.

L’acide phosphatidique (PA) est un lipide simple qui peut exister sous différentes formes. A partir des sondes que j’ai préparé en se basant sur des domaines de liaison au PA : PDE4A1, Spo20p, et OpiQ2, j’ai pu étudier la localisation subcellulaire du PA dans les cellules PC12 et les macrophages RAW264.7. Ces sondes lient différents formes de PA dans les membranes de différents compartiments subcellulaires. De plus, j’ai pu montrer qu’il y a une néosynthèse de PA et de certaines espèces de PA mono- ou bi-insaturé à la membrane plasmique lors de la stimulation de l’exocytose. Nous avons ainsi observé que la PLD1 semble être la source principale de PA dans les glandes surrénales. D’autre part, mes travaux indiquent une augmentation du niveau global de PA à la membrane plasmique et une diminution importante du PA au niveau du RE dans les macrophages après stimulation de la phagocytose frustrée. Ce qui pourrait ainsi valider le concept d’une fusion d’une partie de la membrane du RE avec la membrane plasmique lors de la phagocytose. / The phosphatidic acid (PA) is a simple lipid which may exist in various forms. I have generated probes based on PA binding domains: PDE4A1, Spo20p and OpiQ2 to study the subcellular localization of PA in PC12 cells and RAW264.7 macrophages. These probes bind different form of PA in different subcellular compartments. In addition, I show that PA and certain species mono- or bi-unsaturated of PA are synthesized at the plasma membrane upon stimulation of exocytosis. We observed that the PLD1 seems to be the main source of PA in the adrenal glands. On the other hand, my research indicates an increase in the level of PA at the plasma membrane and a significant decrease in the ER in macrophages after stimulation of phagocytosis frustrated. Thus these results could validate the concept of a fusion of a portion of the ER membrane with the plasma membrane during phagocytosis.

Les antidépresseurs ont un effet antiallodynique qui dépend de la stimulation des récepteurs β2-adrénergiques. Ceux-ci stimulent la production d’adénosine monophosphate cyclique (AMPc) régulé par les phosphodiestérases de type 4 (PDE4). Nous avons ici étudié l’effet d’inhibiteurs de PDE (iPDE) sur la douleur neuropathique, grâce à des approches de pharmacologie comportementale chez la souris complétées par de l’imagerie calcium et des approches moléculaires. Nos résultats montrent un effet antiallodynique des iPDE4 et des iPDE5. L’action des iPDE4 est liée à une diminution d’expression du TNFα dans le ganglion rachidien et au recrutement des récepteurs delta des opioïdes. Celle des iPDE5 nécessite à la fois les récepteurs mu et delta. Nous montrons aussi que l’action d’un iPDE4 dépend de la dose, l’activation de cellules gliales semblant corrélée à l’effet antiallodynique à faible dose, alors que celle des neurones à forte dose a un effet pronociceptif via les récepteurs TRPV1. / Antidepressants have an antiallodynic action that is dependent on β2-adrenoceptor stimulation. These receptors stimulate the cAMP production, which is regulated by type 4 phosphodiesterases (PDE4). Here, we studied that action of PDE inhibitors (iPDE) on neuropathic pain, using behavioral pharmacology approaches in mice, completed by calcium imaging and molecular approaches. Our results show the iPDE4s and iPDE5s have an antiallodynic action. The iPDE4s act through a decreased expression of TNFα in dorsal root ganglia and the recruitment of the delta opioid receptors. The action of iPDE5 requires both mu and delta opioid receptors. We also show that the action of an iPDE4 depends on the dose, the activation of glial cells at low dose being correlated with an antiallodynic action, while the recruitment of neurons at higher doses has a pronociceptive action via TRPV1 receptors.

Les douleurs neuropathiques sont secondaires à une maladie ou à une lésion affectant le système nerveux somatosensoriel et sont mal soulagées par les antalgiques usuels. Dans notre travail préclinique, nous avons étudié l’effet de différentes molécules, dont des antidépresseurs et antiépileptiques recommandés dans le traitement des douleurs neuropathiques. Dans un modèle murin de neuropathie traumatique, nous avons étudié l’influence de la période de traitement, précoce ou tardif, sur l’allodynie mécanique. Un traitement précoce par gabapentine ou par carbamazépine permet d’observer un effet préventif sur la chronicisation de l’allodynie. Dans un modèle murin de neuropathie diabétique, nous avons caractérisé l’action anti-allodynique d’un traitement par nortriptyline et par terbutaline. En clinique, nous avons réalisé un travail d’enquête rétrospective sur des patients opérés par thoracotomie. L’analyse des résultats montre une diminution significative du risque de présenter des douleurs chroniques avec des caractéristiques neuropathiques chez les patients traités par β2-agonistes au long cours. / Neuropathic pain is caused by a lesion or disease of the somatosensory nervous system and is badly relieved by usual antalgics. In our preclinical work, we studied the effect of various molecules, in particular antidepressant and anticonvulsant drugs wich are recommended in the treatment of neuropathic pain. In a murine model of traumatic neuropathy, we studied the influence of the period of treatment, early or late, on the mechanical allodynia. An early treatment with gabapentin or carbamazepine leads to a preventive effect on sustained allodynia. In a murine model of diabetic neuropathy, we characterized the antiallodynic action of nortriptyline and terbutaline. In our clinical work, we realized a retrospective survey on patients operated by thoracotomy. The analysis of the results show a significant decrease of the risk to suffer from chronic pain with neuropathic characteristics in patients treated with long-term β2- agonists.

La mise au point récente d’une nouvelle technique permettant l’enrichissement de l’eau en oxygène par électrolyse relance l’intérêt de recherches sur les bénéfices potentiels de cette modalité d’oxygénation. Dans ce contexte, nos objectifs étaient de caractériser les effets de cette eau enrichie en oxygène sur la respiration mitochondriale, l’oxygénation tissulaire périphérique lors d’un état de stabilité hémodynamique, et sur la performance et la production de stress oxydant lors d’un exercice physique. Les résultats mettent en évidence un effet de l’administration de l’eau enrichie en oxygène par électrolyse au niveau cellulaire et tissulaire.Le mécanisme, expliquant à la fois une meilleure affinité de la mitochondrie pour l’oxygène et les effets sur l’oxygénation périphérique, pourrait être dû à un effet qualitatif sur la diffusion de l’oxygène au niveau tissulaire. / The recent development of a new technique for enriching water in oxygen by electrolysis relaunch the research interest on the potential benefits of this modality of oxygenation. In this context, our objective was to characterize the effects of 02-water on mitochondrial respiration, peripheral tissue oxygenation during a state of hemodynamic stability, and on the performance and the production of oxidative stress in a sub-maximal exercise. The results show an effect of the administration of water enriched in oxygen by electrolysis at the cellular and tissue level. The mechanism explaining both a better affinity of mitochondria for oxygen and the effects on peripheral oxygenation could be due to aqualitative effect on the diffusion of oxygen at the tissue level.

Tous les organismes présentent des rythmes biologiques sous le contrôle d’horloges internes synchronisées sur le cycle jour-nuit. La perturbation des horloges (travail posté chez l’homme) conduit souvent à des troubles métaboliques. A l’inverse, obésité et diabète sont associés à des perturbations circadiennes. Mon but est de comprendre les mécanismes impliqués dans le lien réciproque entre perturbations circadiennes et troubles métaboliques. Une première partie révèle le rôle de la leptine dans les troubles circadiens de souris génétiquement obèses, au niveau central et périphérique. Dans une seconde partie, nous montrons que l’altération des cycles jour-nuit induit une désynchronisation circadienne chez un rongeur diurne, entraînant un état pré-diabétique et un vieillissement prématuré des cellules hépatiques. Nos résultats ouvrent la voie à des traitements préventifs visant à diminuer les troubles circadiens des patients obèses et les troubles métaboliques des travailleurs postés. / Most organisms exhibit biological rhythms, generated endogenously by circadian clocks, which are synchronized on the light-dark cycle. Disrupting circadian clocks (e.g, shiftwork) lead in most cases to the occurrence of metabolic disorders. Conversely, obesity and diabetes are associated with circadian disruptions. The aim of my project is to provide new insights in the understanding of mechanisms underlying the reciprocal relationships between circadian disruptions and metabolic disorders. We show in a first part that leptin is involved in circadian disturbances of genetically obese mice, at both central and peripheral levels. In a second part, by altering the light-dark cycle, we induce the circadian desynchronization of a diurnal rodent, which leads in turn to a pre-diabetic state associated with accelerated aging of hepatic cells. Our results pave the road to preventive treatments aiming at reducing circadian disruptions in obese patients and metabolic disorders in shiftworkers.

Une approche de biologie structurale intégrative a été mise à profit pour l'étude de l’organisation structurale du complexe NuRD. Mon travail s'est focalisé essentiellement sur trois sous-unités du complexe: MBD3, RbAp46 et RbAp48. J'ai mis en place les protocoles de production et de purification de ces différentes sous-unités, et les ai caractérisé biophysiquement par diverses méthodes. Nous avons ensuite entrepris des études de liaisons sur des nucléosomes reconstitués au laboratoire. Pour MBD3, l'optimisation du complexe nous a permis d'obtenir des cristaux diffractant jusqu'à 7 A de résolution. Parallèlement, une reconstruction 3D préliminaire à partir de données de cryo-microscopie électronique a pu être obtenue à 25A de résolution. Pour RbAp46/48, nous avons pu montrer que ces protéines formaient un complexe stable avec le nucléosome, pavant la voie pour leur future étude structurale par cryo-microscopie électronique ou cristallographie aux rayons-X. / An integrative structural biology approach has been used to study the structural organization of the NuRD complex.My work focused especially on three subunits of this complex: MBD3, RbAp46 and RbAp48. I set up the preparation of the individual subunits and characterized them by various biophysical methods. We next carried out binding assays with homemade human nucleosomes. For MBD3, optimization of the complex led to crystals diffracting up to 7 Å. In parallel, a preliminary 3-D reconstruction at 25 Å resolution has been solved in cryo-EM. For RbAp46/48, crystal we were able to show that these proteins form stable complexes with the nucleosome, paving the way for future structural analysis by cryo-EM or X-ray crystallography.

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie à Gram-négatif, pathogène et opportuniste, responsable de nombreuses et sévères infections chez l’homme. Ce microorganisme comme la plupart des organismes vivants a besoin de fer pour sa croissance ainsi que d’autres métaux biologiques comme le zinc, le cuivre, le nickel, le manganèse, le cobalt, le molybdène, le vanadium et d’autres. Afin d’acquérir le fer P. aeruginosa produit deux sidérophores majeurs, la pyoverdine (PVD), souvent considérée comme sidérophore principal, et la pyochéline (PCH). Lors de cette thèse nous avons pu démontrer les enzymes de biosynthèse de ces sidérophores adoptent une organisation spécifique aux pôles des bactéries. De plus, l’étude de la composition en métaux de P. aeruginosa dans différentes conditions de cultures a pu démontrer que la bactérie adapte sa concentration intracellulaire en métaux selon la composition du milieu extracellulaire. / Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic Gram-negative pathogen. It is responsible for a wide range of human diseases. Iron is an essential element for this organism, like for nearly all other organisms. To a lower extent this organisms needs other metals such as zinc, copper,nickel, manganese and other for its survival. To acquire iron, P. aeruginosa secrets two major siderophores, pyoverdine (PVD) and pyochelin (PCH). During the thesis we have shown that the enzymes involved in the biosynthesis of theses siderophores adopt a specific localization at the bacterial cell poles. Furthermore, the study of the metal composition of P. aeruginosa in different growth conditions has shown that this bacterium is able to adaptits internal metal concentration to the extracellular metal availability.