The hygiene hypothesis states that exposure to microbes limits the development of allergic diseases, whereas the lack of microbial stimulation of the immune system early in life would promote their development. The beneficial effects of microbes against allergies would be mediated by pathogen-derived molecules interacting with Toll-like receptors (TLR), and interfering with allergic T ‘helper' lymphocyte type-2 (Th2) inflammation seen in asthma and rhinitis. Few studies investigated whether allergies interfere with the expression and function of Toll-like receptor-4 (TLR4), the receptor for bacterial lipopolysaccharide (LPS). We hypothesized that a history of allergies and Th2-type mediators affect the expression and the function of TLR4 on peripheral leukocytes and the airway epithelium. Secondly, we hypothesized that GATA-3, a transcription factor driving the Th2 phenotype, regulates TLR4 expression of airway epithelial cells in allergic conditions. Peripheral leukocytes from a paediatric cohort of atopic and non-atopic subjects were discriminated based on LPS-induced TLR4 surface expression, activation of its signalling pathways, and expression of anti-inflammatory interleukin (IL)-10. Monocytes from atopics were significantly less responsive to LPS than cells from non-atopic children, while CD4 T lymphocytes failed to respond. The TLR4 expression on monocytes diminished as a function of age in atopic, but not in non-atopic subjects. In the nasal mucosa of adults, a reduced epithelial TLR4 expression was seen in tissues from subjects with allergic rhinitis compared with controls. Concomitantly, tissues from rhinitis patients displayed an increased Th2-type inflammatory profile. We also detected a reduced TLR4 and an increased GATA-3 expression in bronchial epithelial cells from asthmatic adults compared with non-asthmatics, as well as in epithelial cells cultured under pro-allergic conditions. Finally, epithelial cells over-expressing GATA-3 gene slightly reduced TLR4 expression, whereas those in which endogenous GATA-3 was silenced significantly augmented it. These data suggest a direct regulation of epithelial TLR4 by GATA-3. In summary, this work demonstrates that a history of atopy or allergy, as well as the Th2 inflammatory milieu, reduce the ability of atopic individuals to respond to LPS in circulating monocytes of children and airway epithelial cells of adults. This thesis project provides a new perspective to TLR agonists-based therapies that aim at preventing allergic disorders. Our data stress that the preventive effect of LPS would occur early during childhood or the absence of atopy since in atopic adolescents and adults with on-going allergic diseases displayed blunted TLR4 expression and/or function. / L'hypothèse d'hygiène stipule que l'exposition à des microbes limite le développement des maladies allergiques, bien qu'un manque de stimulation du système immunitaire par des microbes durant l'enfance fait la promotion de leur développement. Les effets anti-allergiques des microbes seraient dus à l'interaction de composants microbiens avec les récepteurs Toll-like (TLR), interférant avec l'inflammation allergique dite T 'helper' lymphocyte type-2 ou Th2 observée dans l'asthme et la rhinite. Il existe actuellement peu d'études sur la relation entre les allergies et la diminution de l'expression fonctionnelle de TLR4, récepteur du lipopolysaccharide (LPS) bactérien. Nous avons donc émis l'hypothèse qu'un historique d'allergies et/ou des médiateurs de type Th2 affectent l'expression et la fonction de TLR4 dans des leucocytes périphériques ainsi que dans l'épithélium des voies respiratoires. De plus, dans des conditions allergiques nous proposons que le facteur de transcription pro-Th2 nommé GATA-3 pourrait réguler l'expression de TLR4 dans l'épithélium des voies respiratoires. Des leucocytes périphériques ont été obtenus d'une cohorte pédiatrique de sujets atopiques et non-atopiques et ont été différentiés sur la base de l'expression de TLR4, de l'activation de voies de signalisation et de l'expression de l'interleukine (IL)-10 dite anti-inflammatoire, en réponse au LPS. Les monocytes de sujets atopiques ont significativement moins répondu au LPS que ceux de patients non-atopiques, alors que les lymphocytes T CD4 n'ont pas répondus. L'expression de TLR4 sur les monocytes diminue en fonction de l'âge des sujets atopiques, et non chez les sujets non-atopiques. De plus, nous observons dans la muqueuse nasale de patients adultes avec la rhinite allergique, une corrélation entre une expression épithéliale de TLR4 réduite et une forte inflammation de type Th2 comparativement aux sujets contrôles. Nous avons aussi détecté en parallèle de cette faible expression de TLR4 un fort niveau de GATA-3 dans les cellules bronchiales épithéliales de sujets asthmatiques adultes comparé aux cellules non-asthmatiques, ainsi qu'au sein de cellules cultivées en conditions pro-allergiques. Nous confirmons le rôle de GATA-3 dans la régulation de l'expression épithéliale de TRL4 par la surexpression ou la réduction du gène GATA-3 dans des cellules épithéliales. En résumé, ce travail démontre qu'un historique d'atopie ou d'allergies, de même que le milieu inflammatoire de type Th2, réduisent la capacité des monocytes périphériques d'enfants ainsi que des cellules épithéliales des voies respiratoires d'adultes à répondre au LPS. Ce projet de thèse fournit une nouvelle perspective aux thérapies basées sur l'utilisation d'agonistes des TLR visant à prévenir les maladies allergiques. Nos résultats démontrent que l'effet préventif du LPS se produirait tôt durant l'enfance ou en l'absence d'atopie étant donné que des adolescents atopiques ou des adultes avec des maladies allergiques présentent un défaut dans l'expression et/ou fonction de TLR4.

Androgens are correlated with reproductive behaviours including courtship and aggression. In the weakly electric fish, Apteronotus leptorhynchus, 11-ketotestosterone (11-KT) has been previously implicated in the regulation of electrocommunication behaviours that are believed to have roles in both aggression and courtship. In this thesis a method for performing repeated, non-invasive measurements of androgens released into the water was validated and applied for the first time in A. leptorhynchus. Changes in 11-KT levels and electrocommunication behaviour were observed in males following environmental cues that simulated the onset of the breeding season. Males showed an increase in mean electric organ discharge frequency (EODf), which is consistent with earlier results showing a female preference for high EODf. A subset of males with high EODfs showed increases in both 11-KT and EODf which provides support for an EODf-based dominance hierarchy in this species. No direct correlation was seen between 11-KT and EODf, however, which suggests that other factors are involved in regulating male EODf. Electrocommunication signals produced during inter-male aggression were confirmed to serve in deterring attacks, and their pattern of production further suggested the formation of a dominance hierarchy. Evidence is presented that another type of electrocommunication signal previously implicated in courtship may be an inter-male signal of submission. The method for non-invasive hormone sampling first applied here will form the basis for future investigations of the hormonal control of communication behaviour. / Les androgènes sont corrélés avec les comportements reproductifs et agressifs. Chez les poissons faiblement électriques Apteronotus leptorhynchus, la 11-ketotestosterone (11-KT) a déjà été impliquée dans la régulation des comportements de communication électriques avec des rôles prévu dans l'agression et la cour. Dans cette mémoire une méthode pour faire des mesures répétées qui ne sont pas envahissantes des androgènes libérés dans l'eau a été validée et appliquée pour la première fois dans A. leptorhynchus. Des changements dans les niveaux de 11-KT et la production des comportements de communication électrique ont été observés chez les mâles pendant une période de reproduction conditionnée. Entre les mâles, il y avait une augmentation de la fréquence de la décharge de l'organe électrique (EODf), ce qui est avec des résultats précédents montrant que les femelles matures ont une préférence pour les mâles avec des EODf élévées. Un sous-ensemble de mâles ayant des EODfs élevée a montré des augmentations dans le niveau de 11-KT et la EODf, ce qui soutient une hiérarchie de dominance fondée sur la EODf. Globalement, aucune corrélation n'a été observée entre 11-KT et EODf, ce qui suggère que d'autres facteurs sont impliqués dans la régulation du EODf dans les mâles. Les comportements de communication électrique produits pendant l'agression entre mâles servent à dissuader les attaques et leur mode de production aussi suggère la formation d'une hiérarchie de dominance. Une preuve est aussi présentée qu'un autre comportement de communication électrique impliqué dans la reproduction peut être un signal masculin de la soumission. À l'avenir, la méthode appliquée ici pour la première fois chez les poissons faiblement électriques sera en mesure de répondre à ces questions en profondeur.

The Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) pathways are evolutionarily conserved signaling units implicated in the transmission of extracellular cues to intracellular compartments. The ERK, JNK and p38 pathways are the best described MAPK cascades. Their function relies on a core module of three kinases, composed of a MAPK Kinase Kinase (MAPKKK), a MAPK Kinase (MAPKK) and a MAPK, which becomes sequentially phosphorylated upon mitogenic, proinflammatory or stress signals. These modules are used in various developmental contexts and are implicated in the maintenance of homeostasis in adult organisms. Although most of the core components of MAPK signaling pathways have been discovered, the molecular mechanisms that control signaling strength, duration, location and termination remain poorly characterized. Using a genetic screening approach in Drosophila, our research group has identified several new loci potentially implicated in the regulation of ERK/MAPK signaling. Therefore, my doctoral research has focused on the characterization of one of these loci, that we renamed alphabet (alph). The alph locus encodes a functional Ser/Thr phosphatase, which is highly homologous to mammalian PP2Ca/ß. In a first set of experiments, I demonstrated that Alph phosphatase activity was required for the negative regulation of ERK/MAPK signaling at a step downstream of the small GTPase Ras and possibly upstream of ERK/MAPK during Drosophila development. In yeasts, plants and mammals, PP2C phosphatases are implicated in the downregulation of JNK and p38 Stress-Activated Protein Kinase (SAPK) pathways. Accordingly, I showed that Alph activity was also implicated in the inhibition of SAPK signaling at a step upstream of the MAPKKs Hemipterous and Licorne and potentially downstream of the small GTPase Rac1. In addition, biochemical evidence suggests that MAPKKKs such as Slipper/MLK, dDLK and Tak1 are candidate substrates for Alph. Finally, transcriptional profiling in alph mutant flie / Les voies de signalisation de type MAPK ont été hautement conservées au cours de l'évolution et sont principalement impliquées dans la transmission de signaux extracellulaires vers les compartiments intracellulaires. Les voies ERK, JNK et p38 sont les cascades de type MAPK les mieux décrites et reposent sur l'activation d'un module de trois kinases par phosphorylation séquentielle. En effet, lorsqu'un signal mitogénique, proinflammatoire ou de stress est perçu par la cellule, une MAPK Kinase Kinase (MAPKKK) phosphorylera une MAPK kinase (MAPKK) qui phosphorylera ensuite une MAPK. Ces modules sont utilisés dans une multitude de contextes développementaux ainsi que pour le maintien de l'homéostasie chez les organismes adultes. Bien que la majorité des constituants de base des modules MAPK soient connus, nous possédons peu d'information concernant les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la force, la durée, la localisation et la terminaison du signal. Par le biais de cribles génétiques chez la Drosophile, notre équipe a identifié plusieurs nouveaux loci potentiellement impliqués dans la régulation de la voie de signalisation ERK/MAPK. Par conséquent, l'objectif principal de mes recherches doctorales a porté sur la caractérisation d'un de ces nouveaux loci, que nous avons renommé alphabet (alph). Le gene alph encode une Ser/Thr phosphatase ayant une forte homologie de séquence avec PP2Ca/ß de mammifère. Dans un premier temps, j'ai démontré que l'activité phosphatase d'Alph était requise pour l'inhibition de la voie ERK/MAPK en aval de Ras et possiblement en amont de ERK/MAPK. Chez les levures, les plantes et les mammifères, les phosphatases de type PP2C sont principalement impliquées dans l'inactivation des voies JNK et p38. De façon similaire, j'ai démontré dans un deuxième temps qu'Alph agit aussi comme régulateur négatif de ces deux voies chez la Drosophile, possiblement en aval de Rac1 et en amont des M

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