Les cellules peuvent migrer sous différentes conditions qui dépendent de l'environnement biochimique ou mécanique. Connaître les mécanismes de la migration, les protéines impliquées et leur régulation est essentiel pour comprendre les processus de morphogénèse ou certaines situations pathologiques. Dans ce contexte, la migration collective des cellules est un processus clé qui intervient pendant le développement ainsi que dans la vie adulte. Elle joue un rôle très important pour la formation et l'entretien des couches épithéliales, notamment au cours du développement embryonnaire et pendant la cicatrisation des trous épithéliaux résultant, par exemple, d'une blessure. Lorsque l'épithélium présente une discontinuité, des mécanismes actifs qui impliquent une migration coordonnée des cellules sont nécessaires pour préserver l'intégrité des tissus. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes impliqués dans la fermeture des trous dans un épithélium. Pour des blessures de faible taille, le mode de fermeture dit de purse string est souvent évoqué, impliquant la contraction d'un anneau contractile d'acto-myosine qui ferme la blessure. Pour des blessures de tailles plus importantes, il est courant d'observer un mécanisme différent conduisant { la migration active des cellules du bord qui couvrent la surface "libre".Pour étudier ces aspects de manière quantitative et reproductible, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur des techniques de microfabrication et de lithographie dite " molle " qui permet de faire une étude quantitative de la fermeture des trous épithéliaux. Nous avons fabriqué des substrats de micropiliers de diamètre et de forme variés dans les quels les cellules sont libres de pousser entre les microstructures. Lorsqu'elles sont parvenues à confluence, on retire le substrat qui laisse apparaître des trous contrôlés.De cette manière, nous avons observé que les cellules épithéliales forment des lamellipodes pour la fermeture de ces trous. Le mécanisme de fermeture dépend de la taille des trous et nous avons pu observer différents régimes en fonction de diamètre des piliers. Les trous petits (de la taille d'une seule cellule) sont fermés par un mécanisme passif alors que la fermeture de trous plus larges nécessite un mécanisme actif de migration conduisant à la formation de lamellipodes et à des modes de migration collective. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l'aspect mécanique de la fermeture des trous épithéliaux. Pour cela, nous avons utilisé un système d'ablation laser pour rompre quelques cellules dans une monocouche épithéliale. Nous avons alors mesuré les forces de traction que les cellules exercent au substrat et leur évolution temporelle et spatiale. Nous avons pu mettre en évidence différents modes de traction: au début, les cellules exercent des forces de traction importantes sur leur substrat pour laisser place à des contraintes mécaniques qui sont davantage issues d'un processus collectif au travers de la formation d'un câble multicellulaire qui les relie les cellules de bord entre elles. En conclusion, ce travail nous a permis d'obtenir des informations sur les mécanismes dynamiques de fermeture des tissus épithéliaux qui sont évidemment impliqués dans la cicatrisation des blessures mais aussi dans certains problèmes de malformations congénitales lors l'embryogenèse.

Les Spartines jouent un rôle écologique majeur sur les marais salés. Elles représentent un excellent modèle pour appréhender les conséquences écologiques de la spéciation par hybridation et polyploïdie dans le contexte d'invasion biologique. On s'intéresse plus particulièrement, à l'hybridation récente entre une espèce hexaploïde d'origine américaine Spartina alterniflora et une espèce hexaploïde européenne S. maritima ayant donnés deux hybrides F1 (S. x townsendii et S. x neyrautii) et la nouvelle espèce envahissante allododécaploïde (S. anglica). Les nouvelles technologies de séquençage haut-débit facilitent l'exploration de ces génomes peu connus. L'assemblage et l'annotation d'un transcriptome de référence ont permis d'annoter 16 753 gènes chez les spartines hexaploïdes et d'identifier des gènes d'intérêts écologique et évolutif. Une sélection de ces gènes a ensuite été analysée à travers une étude d'expression par PCR quantitative sur les populations naturelles des 5 espèces du complexe. Les résultats ont permis de mettre en évidence une expression homogène intra-populations mais une grande variabilité entre les espèces. L'analyse du génome des Spartines a ciblé prioritairement le développement de ressources génomiques concernant l'espèce S. maritima pour l'analyse des compartiments codant et répété à l'aide de séquençage d'une banque BAC et d'un run de pyroséquençage d'ADN génomique. Les analyses ont permis d'évaluer une proportion d'éléments répétés représentant près de 30% du génome. Les données générées ont alors été comparées avec les génomes séquencés phylogénétiquement proches et ont permis de premières comparaisons entre les spartines et les autres Poaceae.

Le LPGi est la région bulbaire qui contient le plus grand nombre de neurones exprimant Fos pendant l'hypersomnie de SP. 10% de ces neurones Fos dans le LPGi projettent au locus coereleus, une région SP-Off. Récemment, Sapin et al. ont montré que 70% des neurones exprimant Fos pendant l'hypersomnie de SP sont de nature GABAergique. Notre hypothèse est que le LPGi contient des neurones de nature SP-On dont une partie participerait à l'inhibition des noyaux SP-Off. Nous cherchons à vérifier cette hypothèse, d'autre part à identifier les régions afférentes au LPGi actives au cours du SP et enfin, à identifier les projections du LPGi. Nous avons utilisé l'enregistrement extracellulaire des neurones du LPGi chez le rat vigile en contention stéréotaxique. Nous avons couplé cette technique avec le protocole de privation/ rebond de SP par la technique de la piscine. L'analyse du taux de décharge des neurones enregistrés au sein du LPGi montre que celui-ci contient trois types neuronaux différents (SP-On, SP-Off et indifférents). L'analyse des données neuroanatomiques montre que l'afférence majeure du LPGi, active au cours du SP, réside dans le SLD. Le LPGi est donc bien impliqué dans le réseau du SP car il contient des neurones faisant varier leur taux de décharge avec les différents états de vigilance. Le SLD, considéré comme la structure exécutive du SP, de nature glutamatergique, exciterait le LPGi au cours du SP. Ce dernier, de nature GABAergique, inhiberait le noyau moteur facial. Ce travail met pour la première fois en évidence l'activité de la voie SLD-bulbe rachidien ventrolatéral et suggère que le LPGi participe en partie à l'atonie musculaire caractéristique du SP

Le virus de l'hépatite C (HCV) est l'agent responsable de l'hépatite C, maladie qui touche environ 3% de lapopulation mondiale. Une des caractéristiques de cette infection est son évolution dans 60 à 90% des casvers des formes chroniques avec des complications sévères telles que la cirrhose et le carcinomehépatocellulaire. Un des handicaps majeurs de la recherche sur le HCV est l'absence de systèmes decultures in vitro efficaces et de modèles animaux adaptés car le HCV n'infecte que l'homme et le chimpanzé.l'anticorps D32.10. Pour cela, nous avons développé un test de cellbindinget nous avons montré quel'interaction des particules virales sériques (HCVsp) radiomarquées à l'Iode 125 avec les celluleshépatocytaires (Huh‐7 et HepaRG) est spécifique et saturable impliquant des sites de haute et faible affinité.De plus, l'anticorps D32.10 est capable d'inhiber spécifiquement et efficacement les interactions de hauteaffinité entre les HCVsp et les cellules HepaRG avec une IC50 ≤ 0,5 μg/ml. Nous avons mis en évidence quel'inhibition est plus efficace lorsque nous utilisons sélectivement une population de particules HCVenveloppées exprimant fortement E1E2. Récemment, nous avons développé un système d'infection originaldes cellules HepaRG qui sont des cellules progénitrices du foie par les HCVsp et avons montré quel'infection, la réplication et la propagation dépendent de l'état de prolifération/différenciation de cescellules. Nous avons aussi démontré que les particules virales produites dans ce système contiennent del'ARN viral, expriment les protéines d'enveloppe E1E2 et sont infectieuses. Des études préliminairesmontrent que l'anticorps D32.10 inhibe fortement l'infection (95% à 80% aux jours 14 et 21 aprèsinfection) vraisemblablement au niveau des étapes précoces du cycle viral.Dans un second temps, nous avons recherché la prévalence des anticorps de même spécificité que le D32.10(anti‐E1E2A,B) dans différents groupes de patients HCV positifs afin de déterminer leur significationbiologique. Par un test ELISA utilisant les peptides biotinylés E1, E2A et E2B dans la phase de capture, nousavons démontré que la réponse anticorps anti‐E1E2A,B était présente dans 90% des cas chez les patientsqui guérissent spontanément avec des titres élevées (≥ 1/1000). Cette réponse humorale est absente ourare (< 10%) chez les patients porteurs chroniques non traités ou non répondeurs aux traitementsantiviraux. Une étude longitudinale a été réalisée chez des patients non répondeurs ou répondeursdéveloppant une réponse virologique soutenue à une bithérapie standard, interféron pégylé plus ribavirine.L'analyse statistique des résultats a montré que les anticorps anti‐E1E2A,B pouvaient être prédictifs de laréponse au traitement avec une spécificité et une valeur prédictive positive de 100%.La convergence des résultats in vitro et in vivo supporte un rôle neutralisant de l'anticorps monoclonalD32.10, permettant d'envisager son utilisation en immunothérapie.

Des inhibiteurs du complexe bc1 de la chaîne respiratoire mitochondriale ont été développés comme agents antimicrobiens pour lutter contre des pathogènes de l'Homme et de plantes. Ces drogues ciblent les poches catalytiques Qo et Qi formées par le cytochrome b. La comparaison de séquences de cette protéine montre que les sites Qo et Qi sont bien conservés entre les organismes mais qu'il existe toutefois des variations qui pourraient expliquer leur différence de sensibilité aux drogues. A l'aide du modèle levure S. cerevisiae, nous avons étudié les déterminants de la résistance/sensibilité naturelle à deux antipaludiques se liant au site Qo de Plasmodium: l'atovaquone et RCQ06. Nous avons notamment montré que le résidu 275 joue un rôle clé dans ce phénomène. Une approche similaire est actuellement utilisée pour identifier les facteurs de la sensibilité différentielle à deux drogues ciblant le site Qi des oomycètes. Malheureusement, des cas de résistance acquise à ces antimicrobiens ont été rapportés et ont pour origine des mutations dans le cytochrome b. De ce fait, de nouvelles molécules sont requises pour court-circuiter ces résistances. Au cours de ma thèse, nous avons mis au point un test qui permet de cribler des molécules capables d'inhiber la fonction respiratoire. Nous avons ainsi pu identifier un nouvel inhibiteur du complexe bc1 : D12. Nous avons ensuite déterminé le mode de liaison de cette molécule ainsi que celui d'un composé capable d'inhiber la prolifération de Plasmodium, HDQ, grâce à une collection de mutants des poches catalytiques. HDQ s'est avéré être un inhibiteur du site Qi. Il pourrait être utilisé avec un inhibiteur du site Qo afin de limiter l'apparition de mutations de résistance. D12 est un inhibiteur du site Qo qui est capable notamment de court-circuiter la mutation de résistance à des fongicides du site Qo G143A. Cette dernière a été trouvée chez de nombreux phytopathogènes, mais n'est cependant pas apparue chez des champignons possédant un intron immédiatement après le codon codant pour la glycine 143. En utilisant la levure, nous avons montré que la mutation empêche l'épissage de l'intron en altérant la structure exon/intron. Nous avons également identifié des mécanismes de " by-pass " qui permettent de restaurer la fonction respiratoire du mutant et qui pourraient apparaître chez les pathogènes. Les mutants créés au cours de ma thèse pourront aider à identifier, concevoir et caractériser de nouveaux antimicrobiens et à étudier l'apparition de mutations de résistance.

La recombinaison méiotique joue un double rôle de moteur évolutif en participant à la création d'une diversité génétique soumise à la sélection naturelle et de contrôle dans la fabrication des gamètes lors de la méiose. De plus, en association avec certains mécanismes de réparation, la recombinaison, au travers de la conversion génique biaisée manipule les fréquences alléliques au sein des populations. Les connaissances sur le fonctionnement même de ce processus ont considérablement augmenté ces dernières années faisant découvrir un processus complexe, autant dans son fonctionnement que dans son évolution. Le thème général de la thèse est l'analyse, dans un contexte évolutif, des relations entre les différents rôles et caractéristiques fonctionnelles de la recombinaison. Un modèle de la recombinaison prenant en compte des contraintes liées au contrôle de la méiose et le phénomène d'interférence a permis une comparaison entre espèces au sein des vertébrés et des non-vertébrés de même qu'une comparaison entre sexes. Par ailleurs, nous avons montré l'impact de la localisation spécifique aux sexes des points chauds de recombinaison sur l'évolution du contenu en GC des génomes de plusieurs vertébrés. Finalement, nous proposons un modèle à l'échelle de la génétique des populations, permettant d'analyser l'impact de la recombinaison sur la fréquence de mutations délétères dans les populations humaines. Cette thèse, nous l'espérons, apportera sa pierre à l'étude interdisciplinaire de la recombinaison, à la fois au sein de la biologie et par ses relations au travers de la modélisation avec l'informatique et les mathématiques.

La diversité du monde vivant repose pour une large part sur la diversité des protéines codées dans les génomes. Comment une telle diversité a-t-elle été générée ? La théorie classique postule que cette diversité résulte à la fois de la divergence de séquence et de la combinatoire des arrangements de protéines en domaines à partir de quelques milliers de domaines anciens, mais elle n'explique pas les nombreuses protéines orphelines.Dans cette thèse, nous avons étudié l'évolution des protéines du point de vue de leur décomposition en domaines en utilisant trois bases de données : HOGENOM (familles de protéines homologues), Pfam (familles de domaines expertisées) et ProDom (familles de modules protéiques construites automatiquement). Chaque famille d'HOGENOM a ainsi été décomposée en domaines de Pfam ou modules de ProDom. Nous avons modélisé l'évolution de ces familles par un réseau Bayésien basé sur l'arbre phylogénétique des espèces. Dans le cadre de ce modèle, on peut reconstituer rigoureusement les scénarios d'évolution les plus probables qui reflètent la présence ou l'absence de chaque protéine, domaine ou module dans les espèces ancestrales. La mise en relation de ces scénarios permet d'analyser l'émergence de nouvelles protéines en fonctions de domaines ou modules ancestraux. L'analyse avec Pfam suggère que la majorité de ces événements résulte de réarrangements de domaines anciens, en accord avec la théorie classique. Cependant une part très significative de la diversité des protéines est alors négligée. L'analyse avec ProDom, au contraire, suggère que la majorité des nouvelles protéines ont recruté de nouveaux modules protéiques. Nous discutons les biais de Pfam et de ProDom qui permettent d'expliquer ces points de vue différents. Nous proposons que l'émergence de nouveaux modules protéiques peut résulter d'un turn-over rapide de séquences codantes, et que cette innovation au niveau des modules est essentielle à l'apparition de nombreuses protéines nouvelles tout au long de l'évolution.

L'hypertrophie bénigne de la prostate (HBP) est une pathologie qui affecte 50% des hommes dès l'âge de 60 ans et qui conduit à des troubles de la miction. L'HBP se caractérise par une hypertrophie exclusive ou composite de plusieurs compartiments tissulaires de la prostate que sont l'épithélium, le stroma et les fibres musculaires qui définissent respectivement les composantes glandulaire, fibreuse et musculaire de cette pathologie. Il a récemment été montré que les souris dépourvues en récepteurs nucléaires LXR (Liver‐X‐receptor) α (souris lxrα‐/‐) développent une hypertrophie de la prostate dont les signes histologiques évoquent une HBP de type fibreuse. Par ailleurs, un des traitements de l'HBP, vise à éteindre la signalisation androgénique en inhibant la conversion de la testostérone en son métabolite actif, la dihydrotestostérone (DHT). Le phénotype d'hypertrophie de la prostate pourrait donc également s'expliquer par une altération de la signalisation androgénique dans les souris lxrα‐/‐. Dans ce contexte, notre projet de recherche a été centré sur l'étude du rôle des LXR dans l'apparition de l'HBP dans sa composante glandulaire et l'analyse des relations moléculaires associant les signalisations dépendantes de LXRα et du récepteur des androgènes (AR) au sein de la prostate. Le phénotype d'HBP observé dans les souris lxrα‐/‐ résulte d'altérations importantes de l'homéostasie de l'épithélium qui miment la composante glandulaire : 1) une activité sécrétoire accrue ; 2) une altération des processus de sécrétion associée à une altération de l'expression des gènes codant des protéines du transport vésiculaire ; 3) une réponse altérée de certains gènes androgéno‐dépendants associée à une hypersensibilité aux androgènes ; 4) des modifications du réseau paracrine reliant le stroma et l'épithélium. Au final, ces travaux définissent LXRα comme un acteur clé de l'homéostasie prostatique et ouvrent des pistes intéressantes pour la compréhension de l'étiologie de l'HBP chez l'homme. Ces résultats montrent qu'il est possible de moduler la réponse androgénique de la prostate en ciblant LXRα. Ainsi, à plus long terme, l'activation pharmacologique de LXRα constitue une piste potentielle dans le traitement de l'HBP.

La grippe, infection respiratoire virale fréquente, est due aux virus Influenza. Leur génome est constitué par huit molécules d'ARN de polarité négative retrouvés sous la forme de complexe ribonucléique (RNPv). Au cours du cycle viral, il a été démontré que les régions terminales des segments de gène étaient cruciales pour l'incorporation sélective des huit RNPv à l'intérieur des particules virales. Par des techniques d'interaction in vitro et de tomographie électronique, nous avons montré que les segments de gène du virus H3N2 interagissaient entre eux par des interactions ARN/ARN impliquant leurs régions de packaging. Nos résultats suggèrent que la mise en place de ce réseau permettrait la formation d'un complexe supra macromoléculaire multi-segmenté permettant l'incorporation d'un jeu complet des huit RNPv dans les particules virales néosynthetisées. En raison de la nature segmentée du génome viral, des phénomènes de réassortiment génétique peuvent avoir lieu lors d'une co-infection. Afin de définir les mécanismes responsables de la restriction observée lors de ce phénomène, nous avons évalué le taux de réassortiment génétique in vitro entre le virus humain H3N2 et le virus aviaire H5N2. Nos résultats suggèrent que le mécanisme gouvernant l'incorporation sélective des segments de gènes, régulerait le réassortiment génétique. Nous avons montré que la modulation de l'interaction ARN/ARN entre les segments de gènes HA et M permet d'augmenter le taux d'incorporation du segment de gène HA H5 dans le fond génétique du virus humain, prérequis pour l'émergence de virus pandémique

Dans le cadre de l'évaluation de la néphrotoxicité métabolique du cadmium, nous avons étudié l'effet du chlorure de cadmium (CdCl2) sur la néoglucogenèse dans les tubules rénaux proximaux murins et humains. Les expériences de dose-effets in vitro montrent que le CdCl2 inhibe l'utilisation de lactate et la production de glucose de façon dose-dépendante. En outre, le CdCl2 induit une diminution importante des concentrations cellulaires de l'ATP et des principaux composés contenant des groupements thiols tels que les coenzymes A et le glutathion réduit. Les mesures enzymatiques et de spectroscopie RMN du carbone 13, montrent que le CdCl2 produit dans les tubules rénaux murins et humains respectivement aux concentrations de 10 et 100 μM, une inhibition des flux à travers la lactate déshydrogénase et l'ensemble de la voie de la néoglucogenèse. Nos résultats sont en faveur d'une action inhibitrice directe du cadmium sur les enzymes intervenant dans la voie de la néoglucogenèse. Toutefois, la baisse intracellulaire en ATP, coenzymes A et glutathion, aurait un effet potentialisateur de cette inhibition. Ainsi, cette étude fournit une base biochimique pour une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires des tubulopathies proximales survenant chez l'homme suite à une exposition chronique au cadmium.