Les cellules des muscles striés squelettiques sont constituées d'éléments contractiles enveloppés par un réseau membranaire. La formation et l'entretien du muscle strié squelettique impliquent la migration des précurseurs myogéniques, la fusion des myoblastes en myotubes et la mise en place des triades. Ces évènements reposent sur le remodelage des membranes et du cytosquelette d'actine des cellules musculaires. Au cours de ma thèse, j'ai étudié le rôle de la protéine adaptatrice CKIP-1 (casein kinase 2 interacting protein-1) dans certaines étapes du développement du muscle strié squelettique. Après avoir identifié le complexe de nucléation de l'actine Arp (actin-related protein) 2/3 comme un nouvel interacteur de CKIP-1, nous avons montré que l'inhibition de l'expression de ckip-1 chez l'embryon de poisson zèbre altère la morphologie des myoblastes et empêche leur fusion du fait d'une désorganisation du cytosquelette d'actine. J'ai également montré que CKIP-1 n'est présente qu'au cours des étapes précoces de la myogenèse in vitro et in vivo chez la souris, puis elle est progressivement clivée. En outre, la modulation de l'expression de CKIP-1 provoque des défauts membranaires aussi bien in vitro qu'in vivo dans le muscle adulte de souris, suggérant que CKIP-1 est impliquée dans le remodelage des membranes. CKIP-1, par ses capacités à remodeler le cytosquelette d'actine et les membranes, pourrait intervenir dans plusieurs étapes de la vie du muscle : la migration, la fusion des myoblastes et la mise en place ou le maintien du réseau membranaire interne des cellules du muscle strié squelettique.

Les technologies actuelles permettent d'explorer le génome entier pour identifier des variants génétiques associés à des phénotypes particuliers, notamment de maladies. C'est le rôle de la bioinformatique de répondre à cette problématique. Dans le cadre de cette thèse, un nouvel outil logiciel a été développé qui permet de mesurer avec une bonne précision le nombre de marqueurs génétiques effectivement indépendants correspondant à un ensemble de marqueurs génotypés dans une population donnée. Cet algorithme repose sur la mesure de l'entropie de Shannon contenue au sein de ces marqueurs, ainsi que des niveaux d'information mutuelle calculés sur les paires de SNPs choisis au sein d'une fenêtre de SNPs consécutifs, dont la taille est un paramètre du programme. Il a été montré que ce nombre de marqueurs indépendants devient constant dès que la population est homogène avec une taille suffisante (N > 60 individus) et que l'on utilise une fenêtre assez grande (taille > 100 SNPs). Ce calcul peut avoir de nombreuses applications pour l'exploitation des données.Une analyse génome-entier a été réalisée sur le photo-vieillissement. Elle a porté sur 502 femmes caucasiennes pour lesquelles un grade de photo-vieillissement a été évalué selon une technologie bien établie. Les femmes ont été génotypées sur des puces Illumina OmniOne (1M SNPs), et deux gènes ont été identifiés (STXBP5L et FBX040) associés à un SNP passant le seuil de Bonferroni, dont l'implication dans le photo-vieillissement était jusqu'alors inconnue. De plus, cette association a aussi été retrouvé dans deux autres phénotypes suggérant un mécanisme moléculaire commun possible entre le relâchement cutané et les rides. On n'observe pas de réplication au niveau du critère lentigines, la troisième composante étudiée du photo-vieillissement.Ces travaux sont en cours de publication dans des revues scientifiques internationales à comité de lecture.

La 7β-hydroxy-épiandrostérone, stéroïde endogène dérivant de la DHEA, présente des propriétés anti-inflammatoires. En effet, elle module la voie des prostaglandines (PGs) en inhibant la production de la PGE2 pro-inflammatoires et en augmentant la production de la 15-Deoxy-∆12,14-PGJ2 cyto-protectrice in vivo et in vitro. Les faibles doses de 7β-hydroxy-épiandrostérone (1nM, 10nM, 100nM) pour lesquelles ces effets sont observés, suggèrent une liaison à un récepteur spécifique. L'inflammation et la production des PGs jouent un rôle important dans le développement et la prolifération des tumeurs mammaires estrogéno-dépendantes. Le 17β-estradiol (E2), en se fixant sur les récepteurs des estrogènes (REs), induit la production de PGE2 et la prolifération cellulaire dans ces cellules tumorales. De ce fait, notre objectif était de tester les effets de la 7β-hydroxy-épiandrostérone sur la prolifération (comptage avec exclusion au bleu trypan), le cycle cellulaire et l'apoptose (cytométrie de flux) dans les lignées cellulaires de cancer du sein MCF-7 (REα+, REβ+, GPR30+) et MDA-MB-231 (REα-, REβ+, GPR30+) et d'identifier une(des) cible(s) potentielle(s) dans ces cellules (transactivation) et dans des cellules négatives pour les REs nucléaires SKBr3 (GPR30+) (études de prolifération). Cette étude a montré que la 7β-hydroxy-épiandrostérone exerce des effets anti-estrogéniques dans les cellules MCF-7 et MDA-MB-231 associés à une inhibition de la prolifération et un arrêt du cycle cellulaire. Les études de transactivation et de prolifération avec les agonistes spécifiques des REs ont montré une interaction avec le REβ. De plus, les résultats des études de proliférations sur les trois lignées cellulaires suggèrent que la 7β-hydroxy-épiandrostérone pourrait également interagir avec le GPR30. Ces résultats indiquent que ce stéroïde androgène agit comme un anti-estrogène. De plus, c'est la première fois qu'un stéroïde androgène à faible dose montre une action anti-proliférative dans des lignées de cancers du sein. Des études ultérieures restent à réaliser afin de mieux comprendre ces effets observés.

Les plantes dans leur environnement établissent des interactions avec des micro-organismes du sol. Parmi ces interactions nous pouvons distinguer les symbioses associatives mettant en jeu des bactéries PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). L'impact de ces microorganismes phytobénéfiques (Azospirillum, Pseudomonas...) sur le métabolisme de la plante hôte est encore mal connu. Le modèle d'étude que nous avons choisi dans le cadre de ce travail est Zea mays L. qui peut établir de nombreuses symbioses associatives avec des PGPR. Pour étudier les effets de ces micro-organismes sur le maïs, deux approches ont été développées faisant notamment appel à des outils de profilage métabolique pour i) déterminer l'impact de la simple inoculation micro-organismes sur le métabolisme secondaire racinaire et des parties aériennes de la plante hôte, et ii) évaluer les effets physiologiques de consortia microbiens comprenant Azsopirillum, Pseudomonas et Glomus. Les résultats de ce travail démontrent la place prépondérante des composés de type benzoxazinoide (benzoxazolinone et benzoxazinone) dans les interactions et la modulation de leur synthèse induite par les inocula. Par ailleurs nos travaux mettent également en évidence que la réponse métabolique de la plante à l'interaction avec les micro-organismes est dépendante de l'espèce et de la souche bactérienne considérée suggérant ainsi un phénomène de reconnaissance entre les deux organismes

Tuberculosis, caused by Mycobacterium tuberculosis infection, results in the development of granulomas in affected tissues. These structures are formed by a myeloid cell core including multinucleated giant cells and surrounded by T lymphocytes. We studied mechanisms of survival, formation and functions of giant cells in Mycobacterium granulomas. Previously, our group showed that the cytokine IL-17A induces the fusion of dendritic cells (DC). Here, we identified molecules induced by the IL-17A genetic program in myeloid cells: BFL1 regulated DC survival, while the chemokines CCL2 and CCL20 directed clustering required for DC fusion. In situ, in human TB granulomas, we found that IL-17A was expressed by T lymphocytes while BFL1, CCL2 and CCL20 were expressed by the mono- and multi-nucleated myeloid cells. Then we characterized phenotype, immune functions and microbicidal activity of IL-17A-treated DC and their derived giant cells. They expressed a mixed DC-macrophage phenotype, retained classical DC functions, synthesized several destructive enzymes and had increased and differential microbicidal activities against Mycobacterium species. We named GMIC (giant myeloid inflammatory cells) these IL-17A-dependent giant cells, and propose that they constitute a new inflammatory myeloid effector with potent microbicidal activities. Altogether, our results show that IL-17A may participate in the maintenance of the myeloid core of human tuberculosis granuloma by promoting the formation of GMIC with potent destructive and microbicidal functions. The molecular mechanisms we have documented should help the development of new tuberculosis therapeutic and vaccination strategies.

En Méditerranée, les zones rocheuses photophiles sont principalement peuplées par des espèces du genre Cystoseira C. Agardh. Ces espèces, ingénieures d'écosystèmes, forment des forêts qui structurent l'habitat benthique des étages infralittoral et circalittoral. Ces espèces (sauf C. compressa) sont protégées par les conventions de Berne depuis 1979 et de Barcelone (1992). Pourtant aucun plan de conservation n'a encore été mis en place. L'objectif de cette thèse était de i) connaître la répartition de ces espèces le long des littoraux PACA et Corse, ii) comprendre les capacités de résilience de C. amentacea var. stricta, iii) comprendre la diversité et la structure génétique des populations de C. amentacea. L'étude de la répartition des espèces a mis en évidence l'abondance de C. amentacea et la forte régression des espèces de petits fonds i.e. C. barbata, C. crinita et C. foeniculacea f. tenuiramosa. L'étude de résilience a montré que C. amentacea est capable de recoloniser son milieu après une perturbation aiguë. Cette recolonisation suit le modèle de facilitation Enfin l'étude de génétique des populations a mis en évidence une forte structuration inter et intra-populations ainsi qu'une forte consanguinité au sein de ces populations. L'absence d'IBD sur l'ensemble de l'échantillonnage révèle la possibilité de dispersion sur de longues distances. Ces résultats n'ont pas permis de développer un plan de gestion pour ces espèces. Cependant, ils ont apporté un certain nombre de connaissances supplémentaires sur l'écologie des espèces, ils ont amorcé le travail de génétique des populations pour le genre Cystoseira et surtout ils ont permis d'identifier les axes de recherches à développer en priorité dans les futures études. Cette thèse confirme la nécessité d'une approche pluridisciplinaire en biologie de la conservation.

Chez les vertébrés, le processus de la spermatogénèse est directement contrôlé par deux hormones gonadotropes hypophysaires, Fsh et Lh. Chez les salmonidés, les profils de sécrétion des 2 hormones diffèrent et présentent des variations significatives au cours du cycle de développement spermatogénétique, suggérant que Fsh et Lh interviennent à des étapes différentes du processus. A la différence des mammifères, chez les poissons les 2 gonadotropines exercent une forte activité stéroïdogène, et par ailleurs il a été rapporté par plusieurs auteurs que leurs récepteurs seraient moins sélectifs vis-à-vis des 2 ligands. Ainsi, le périmètre des actions respectives de Fsh et de Lh n'est pas défini chez les poissons. D'autre part, les mécanismes de l'action de Fsh qui ne seraient pas relayés par les stéroïdes sont très mal connus. Chez la truite, nous avons déterminé que chaque gonadotropine agit essentiellement par l'intermédiaire de son récepteur respectif. L'analyse des variations du transcriptome testiculaire après un traitement in vitro par les hormones de la reproduction (Fsh, Lh, androgènes) a permis 1- de révéler des actions distinctes de Fsh et de Lh sur l'expression des gènes, 2- de mettre en évidence deux mécanismes d'action de la Fsh, l'un dépendant et l'autre indépendant de la production de stéroïdes et 3- d'identifier plusieurs acteurs d'interaction cellulaire régulés par Fsh, et probablement impliqués dans les étapes précoces de prolifération ou de différenciation des cellules germinales, tels que l'hormone antimüllérienne, la midkine, l'insulin-like growth factor1b, la follistatine-like 3 et l'activine, 4-de proposer une implication de Fsh dans les évènements tardifs de maturation et d'excrétion du sperme. Au-delà des acquis concernant les régulations endocriniennes et moléculaires chez la truite, ces travaux constituent un apport de connaissances qui peut être étendu à d'autres téléostéens pour décrypter l'action propre à Fsh dans le déclenchement de la maturation pubertaire. Enfin, nous montrons qu'une vaccination contre les récepteurs des gonadotropines constitue une voie potentielle de contrôle des maturations précoces en élevage.

One of the hallmarks of cancer cells is to exhibit increased uptake and consumption of glucose.3-5% of the glucose entering into the cell leads to a minor pathway of the glucose metabolismknown as the hexosamine biosynthetic pathway (HBP). UDP-N-acetylglucosamine is the endproduct of HBP and is used as substrate by OGT (O-GlcNAc transferase) to modify diverserange of nuclear and cytoplasmic proteins with a recently characterized post-translationalmodification called O-GlcNAcylation. It corresponds to the addition of sugar moiety O-linked β-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) on serine or threonine residue of proteins. This process isantagonized by another enzyme called O-GlcNAcase (OGA). Recent studies indicated thepresence of increased O-GlcNAcylation level in several cancer cells. Moreover, inhibition ofOGT has been shown to reduce in vivo and in vitro tumor growth of breast cancer cells.However, the relationship between O-GlcNAcylation and the response to anti-cancer therapy hasnot been studied. Tamoxifen is the oldest and most prescribed selective-estrogen receptormodulator (SERM) for patients with estrogen receptor (ER)-positive breast cancer. Tamoxifen isknown to reduce tumor growth and invasion. Despite its beneficial effects de novo and acquiredresistance are great obstacles in its clinical effectiveness. We found that O-GlcNAc elevation inMCF-7 cells protected them from tamoxifen-induced cell death. Increased O-GlcNAc alsoincreased PI3-K/Akt signaling. However, the protective effect of PUGNAc+glucosamine fromtamoxifen-induced cell death is independent of PI3K/Akt pathway. Increased O-GlcNAcylationalso led to reduced ESR1 promoter activity and decreased expression of ERα at mRNA andprotein levels. The decrease in ERα expression is correlated with a reduced expression of twotamoxifen regulated genes i.e. early growth response 1 and p21 Waf1/Cip1. In conclusion, thisstudy showed for the first time the involvement of O-GlcNAcylation in reducing tamoxifen142sensitivity in MCF-7 cells. Thus, OGT can act as a novel therapeutic target for treatment oftamoxifen resistant cells.

La crête neurale crâniale (CNC) est une structure transitoire et pluripotente de l'embryon des Vertébrés qui génère la totalité du squelette de la face et de la voûte crânienne et fournit les méninges et une vascularisation fonctionnelle au cerveau antérieur. Précocement, la CNC contrôle également la croissance du cerveau. Pour identifier les mécanismes par lesquels la CNC exerce son rôle trophique sur le cerveau, nous nous sommes intéressés à l'expression du gène Smad1, qui transduit divers voies de signalisation, et est massivement exprimé par les cellules de la CNC juste avant leur migration. L'inactivation de Smad1 par l'interférence ARN dans les CCN conduit à une microcéphalie sévère et une holoprosencéphalie partielle, qui résulte de la perte de l'expression de Fgf8 et Foxg1. Les expériences de sauvetage montrent que les cellules de la CNC régulent positivement Foxg1 indépendamment de Fgf8. De plus, nous montrons que la perte de fonction de Foxg1 dans le télencéphale affecte le développement du thalamus et du toit optique en dérégulant l'expression de Otx2 et de Foxa2 à leur niveau. Nous avons identifié les molécules médiatrices produites par les cellules de la CNC nécessaire au contrôle de l'expression de Foxg1. Nous montrons que les antagonsites de Bmp and Wnt, Noggin, Gremlin et Dkk1 sont indispensable pour initier la spécification du télencéphale. De plus, la régionalisation moléculaire des territoires télencephalique et di/mésencéphalique, requiert l'activité conjointe de Sfrp1 et Sfrp2, d'une part, et de Cerberus, d'autre part. L'ensemble des données acquises au cours de ces travaux documente les mécanismes moléculaires par lesquels la CNC participe de façon essentielle à la régionalisation moléculaire du cerveau des Vertébrés.

Central in oxygenic photosynthesis, the cytochrome b6f complex, couples electron transfer to proton translocation across the thylakoid membrane via its quinol:plastocyanin oxidoreductase activity, contributing to ATP formation. Cytochrome b6f complex differs from its respiratory homolog, the bc1 complex, by the presence of an additional heme, heme ci located within the quinone reduction site Qi and attached by a unique thioether bond. Mutants lacking heme ci show low accumulation of partially functional b6f complex and, hence, cannot grow phototrophically. This grounded a screen for suppressor mutations that would restore higher accumulation of b6f complexes whose function, even if compromised, would sustain phototrophic growth.The genetic suppressor approach undertook in Chlamydomonas reinhardtii during this PhD thesis led to the isolation and characterisation of the ftsh1-1 protease mutant (mutation R420C which should affect ATP hydrolysis). The mutant ftsh1-1 proved to be a versatile tool for the functional study of otherwise degraded proteins. The combination of genetic, biochemical, physiological and biophysical experiments demonstrated notably that: (i) a QiKO mutant, whose b6f complexes are devoid of both bh and ci hemes, can grow phototrophically despite a broken Q-cycle, (ii) the absence of covalently bound heme ci, in the Rccb2 mutant, triggers photosensivity enhanced in the presence of O2 supporting a role for heme ci in oxygen rich environment, (iii) FtsH is involved in the maintenance of the main photosynthetic complexes.