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Primary cilia are evolutionarily conserved organelles required in a number of signalling pathways influencing the development and behaviour of a diverse range of organisms. More recently, studies into a new class of human diseases known as ciliopathies have helped to shed light on the critical role of this once-ignored signalling centre. Bardet-Biedl syndrome (BBS) proteins localize to the primary cilium and participate in cilium biogenesis and function. BBS is a pleiotropic human disorder with variable severity that is suitable as a disease model for investigating the pathogenesis of a number of common ciliopathy features such as photoreceptor degeneration, renal cysts, and obesity. The C. elegans genome encodes a number of BBS proteins which undergo intraflagellar transport (IFT) at the primary cilium. Given the conservation between C. elegans and human BBS proteins, I hypothesize the existence of unidentified conserved genetic pathways related to the functions of these proteins. Using C. elegans, I characterize novel features of bbs mutants while identifying sources of genomic variation that may elucidate the variability of human BBS features. I show that C. elegans bbs mutants exhibit smaller body size, delayed development, and decreased exploration behaviour. Moreover, I identify a role for the soluble guanylate cyclases GCY-35/GCY-36 in modifying these bbs phenotypes. I conclude that BBS proteins non-cell autonomously influence a set of body cavity neurons in which GCY-35/GCY-36 function genetically upstream of a cGMP-dependent protein kinase (PKG), EGL-4, to control body size. Furthermore, the role of GCY-35/GCY-36 is unique amongst a large number of guanylate cyclases and BBS proteins may influence body size via an IFT-independent function. I explore the biological functions of EGL-4 and conclude that it may regulate body size through multiple cellular mechanisms. I also examine potential candidate genes related to cGMP production and turnover, confirming that additional cGMP-related factors can influence body size although not necessarily in body cavity neurons. In conclusion, I propose a model where BBS-expressing sensory neurons influence body size and development through cGMP-PKG signalling in body cavity neurons while functioning in parallel with additional sensory neurons (possibly BBS-independent) that use similar cGMP-PKG signalling dynamics.

Primary cilia are evolutionarily conserved organelles required in a number of signalling pathways influencing the development and behaviour of a diverse range of organisms. More recently, studies into a new class of human diseases known as ciliopathies have helped to shed light on the critical role of this once-ignored signalling centre. Bardet-Biedl syndrome (BBS) proteins localize to the primary cilium and participate in cilium biogenesis and function. BBS is a pleiotropic human disorder with variable severity that is suitable as a disease model for investigating the pathogenesis of a number of common ciliopathy features such as photoreceptor degeneration, renal cysts, and obesity. The C. elegans genome encodes a number of BBS proteins which undergo intraflagellar transport (IFT) at the primary cilium. Given the conservation between C. elegans and human BBS proteins, I hypothesize the existence of unidentified conserved genetic pathways related to the functions of these proteins. Using C. elegans, I characterize novel features of bbs mutants while identifying sources of genomic variation that may elucidate the variability of human BBS features. I show that C. elegans bbs mutants exhibit smaller body size, delayed development, and decreased exploration behaviour. Moreover, I identify a role for the soluble guanylate cyclases GCY-35/GCY-36 in modifying these bbs phenotypes. I conclude that BBS proteins non-cell autonomously influence a set of body cavity neurons in which GCY-35/GCY-36 function genetically upstream of a cGMP-dependent protein kinase (PKG), EGL-4, to control body size. Furthermore, the role of GCY-35/GCY-36 is unique amongst a large number of guanylate cyclases and BBS proteins may influence body size via an IFT-independent function. I explore the biological functions of EGL-4 and conclude that it may regulate body size through multiple cellular mechanisms. I also examine potential candidate genes related to cGMP production and turnover, confirming that additional cGMP-related factors can influence body size although not necessarily in body cavity neurons. In conclusion, I propose a model where BBS-expressing sensory neurons influence body size and development through cGMP-PKG signalling in body cavity neurons while functioning in parallel with additional sensory neurons (possibly BBS-independent) that use similar cGMP-PKG signalling dynamics.

Les cils et les flagelles sont des organites conservés chez les eucaryotes où ils jouent des rôles essentiels et variés comme la motilité et la signalisation cellulaire. La zone de transition est une structure complexe, localisée à la base des cils, indispensable à l'assemblage du cil et pour la sélection des constituants ciliaires. Chez l'Homme, de nombreuses pathologies appelées ciliopathies sont associées à des défauts d'assemblage ou de fonctionnement des cils. Les plus sévères sont liées à des défauts de protéines de la zone de transition. La zone de transition comprend les fibres de transition qui font le lien entre le centriole et la membrane plasmique, puis les liens Y avec une composition protéique complexe organisé en 3 complexes, MKS, NPHP et CEP290 interagissant étroitement entre eux. D'autres protéines, dont CBY conservée des mammifères à la drosophile, s'ajoutent à ces modules mais leur interconnections ne sont pas connues.Au cours de ma thèse, j'ai caractérisé fonctionnellement les orthologues des protéines des fibres de transition et analysé la fonction de nouvelles protéines de la zone de transition en utilisant le modèle de la drosophile. J'ai également caractérisé une protéine impliquée dans la spermatogenèse qui est essentielle pour l'individualisation des spermatides et la fertilité des males.En conclusion, ce travail apporte de nouvelles connaissances sur l'assemblage de la zone de transition et sur le rôle de CBY dans les mécanismes qui contrôlent la ciliogenèse. De plus l'étude de Salto amène à une meilleure compréhension de la spermatogenèse chez la drosophile / Cilia and flagella are highly conserved organelles among eukaryotes species. They are composed of a microtubular cytoskeleton and play essential functions during development and in numerous physiological processes. As a result, in humans, cilia dysfunction leads to a wide range of pathologies, called ciliopathies

Au cours de la dernière décennie, la recherche biomédicale et la pratique médicale ont été révolutionné par l'ère post-génomique et l'émergence des « Big Data » en biologie. Il existe toutefois, le cas particulier des maladies rares caractérisées par la rareté, allant de l’effectif des patients jusqu'aux connaissances sur le domaine. Néanmoins, les maladies rares représentent un réel intérêt, car les connaissances fondamentales accumulées en temps que modèle d'études et les solutions thérapeutique qui en découlent peuvent également bénéficier à des maladies plus communes. Cette thèse porte sur le développement de nouvelles solutions bioinformatiques, intégrant des données Big Data et des approches guidées par la connaissance pour améliorer l'étude des maladies rares. En particulier, mon travail a permis (i) la création de PubAthena, un outil de criblage de la littérature pour la recommandation de nouvelles publications pertinentes, (ii) le développement d'un outil pour l'analyse de données exomique, VarScrut, qui combine des connaissance multiniveaux pour améliorer le taux de résolution. / Over the last decade, biomedical research and medical practice have been revolutionized by the post-genomic era and the emergence of Big Data in biology. The field of rare diseases, are characterized by scarcity from the patient to the domain knowledge. Nevertheless, rare diseases represent a real interest as the fundamental knowledge accumulated as well as the developed therapeutic solutions can also benefit to common underlying disorders. This thesis focuses on the development of new bioinformatics solutions, integrating Big Data and Big Data associated approaches to improve the study of rare diseases. In particular, my work resulted in (i) the creation of PubAthena, a tool for the recommendation of relevant literature updates, (ii) the development of a tool for the analysis of exome datasets, VarScrut, which combines multi-level knowledge to improve the resolution rate.

Les cils primaires et motiles sont des structures microtubulaires présentent à la surface de nombreux types cellulaires. Les structures ciliées contrôlent de nombreuses fonctions allant de la motilité cellulaire à l’intégration par la cellule de stimuli chimiques et mécaniques. Au cours de cette thèse, nous avons étudié le dialogue entre le cil primaire et l’autophagie, un processus d’autodigestion qui permet à la cellule de s’adapter à des situations de stress. L’hypothèse de ce dialogue reposait sur l’analyse de la littérature montrant que de nombreux médiateurs (calcium, carence en sérum, arrêt du cycle cellulaire) stimulent à la fois l’activité ciliaire et l’autophagie. Dans un premier temps de notre étude nous avons montré que l’inhibition de la ciliogenèse altère l’induction de l’autophagie en réponse à la carence en sérum dans des fibroblastes d’embryon de souris, des cellules épithéliales rénales et des lignées de neurone. Nous avons aussi montré que la carence en sérum induisait une redistribution de nombreuses protéines Atg (Autophagy-related), protéines impliquées dans la biogenèse de l’autophagosome, au niveau du cil primaire (soit au niveau du corps basal soit au niveau de l’axonème). Particulièrement la protéine Atg16L1 est co-transportée vésiculairement au corps basal avec la protéine ciliaire IFT20. L’inhibition génétique ou pharmacologique de la voie de signalisation Hedgehog inhibe à la fois le transport de la protéine Atg16L1 au corps basal et l’induction de l’autophagie en absence de sérum. Nous avons aussi montré que l’invalidation de gènes ATG est associée à une ciliogenèse accrue. Dans ces conditions nous avons conclu sur des bases morphologiques et biochimiques que ces cils primaires sont fonctionnels. La protéine IFT20 s ‘accumule dans les cellules déficientes en autophagie et est dégradée par autophagie dans les cellules sauvage en présence de sérum. Ces résultats montre que l’autophagie basale (autophagie observée en présence de sérum) est un mécanisme qui contribue au contrôle de la croissance du cil primaire. Dans une deuxième partie du travail nous avons étudié l’importance de l’autophagie dans la réponse cellulaire à stress mécanique. Le contrôle de la taille et du volume des cellules épithéliales rénales est un élément important pour maintenir la polarité planaire des cellules tubulaires. Cette propriété est dépendante du cil primaire. Au cours de l’application d’un flux de liquide (1 dyn/cm2) concomitamment à la réduction du volume et de la taille cellulaire nous avons observé une stimulation de l’autophagie. Cette réponse autophagique dépend du cil primaire. L’invalidation de l’autophagie dans des cellules épithéliales ciliées abolit le contrôle du volume et de la taille cellulaire dans les cellules épithéliales rénales. L’ensemble de ces résultats montre le dialogue qui existe en l’autophagie et le cil primaire et l’importance de ce dialogue dans l’intégration par la cellule du stress mécanique. / Motile and primary cilia are microtubule-based structures located at the cell surface of many cell types. Cilia govern cellular functions ranging from motility to integration of mechanical and chemical signaling from the environment. In this work we investigate the potential cross-talk between the primary cilium and macroautophagy. Macroautophagy or self-eating is a lysosomal degradative pathway that allows cells to adapt to various stress situations. The rational for the study was based on the survey of the literature showing that many stress situations that trigger primary cilium signaling also stimulates autophagy (serum starvation, calcium mobilization, cell cycle arrest). In the first part of the study we showed that inhibition of ciliogenesis severely impairs serum-induced autophagy in mouse embryo fibroblasts, kidney epithelial cells and neurons. We also showed that in response to serum deprivation many Autophagy-related proteins (Atg proteins) involved in autophagosome formation are co-localized with cilium subdomains (axoneme and basal body). Notably the protein Atg16L1 is co-transported to the basal body with the ciliary protein IFT20. The localization of Atg16L1 to the basal body as well as serum-induced autophagy were severely impaired by inhibiting the Hedgehog signaling pathway either genetic or pharmacological approaches. We also showed that invalidation of ATG genes induced an increase in primary cilium length in basal condition. Cilia were functional in ATG-deficient cells because of the presence of a ciliary pocket and the activation of the Hedgehog signaling pathway. Finally we identified IFT20 as a substrate for autophagy. Thus autophagy is required to regulate the level of IFT20 and consequently that of the length of the primary cilium. In the second part of the work we investigate the role of the cross-talk between autophagy and the primary cilium in regulating the size of kidney epithelial cells. Previous studies have shown that the primary cilium plays a central role in regulating cell size and cell volume. This regulation is important to keep the physiological functions of tubular renal cells by maintaining the planar polarity in kidney tubule. By applying a liquid flow of 1 dyn/cm2 to MDCK or mouse kidney epithelial cells to mimic physiological conditions, we show that the flow induces autophagy and reduction of the cell volume. In absence of cilium we observed that autophagy is not induced and that the cell size/volume is not responsive to the mechanical stress. Finally we showed that ablation of autophagy led also to an impairment of flow-dependent regulation of cell size/volume in ciliated kidney epithelial cells. In conclusion primary cilium-dependent autophagy plays a major role in controlling the epithelial kidney cell size/volume during mechanical stress induced by fluid flow.

La kinase Aurora A est une protéine essentielle au cycle cellulaire et plus particulièrement lors de la mitose. En effet, Aurora A est nécessaire à l'entrée en mitose et joue un rôle dans la maturation des centrosomes. Elle participe à l'assemblage du fuseau mitotique et est nécessaire à la réussite de la cytodiérèse. Elle est également nécessaire à l'égale répartition des mitochondries dans les cellules filles et joue un rôle dans l'épissage alternatif des ARNm de facteurs apoptotiques. Au-delà de ses fonctions mitotiques, plusieurs études récentes indiquent qu'Aurora A présente des fonctions supplémentaires dans les cellules en interphase. Elle est notamment essentielle au désassemblage du cil primaire et joue un rôle dans la dynamique des microtubules et la migration cellulaire. Enfin, une dérégulation de son expression, de sa stabilité et/ou de son activité perturbe le déroulement du cycle cellulaire ce qui conduit à la transformation des cellules et favorise l'apparition de cancers. Ses fonctions normales ainsi que ses fonctions lors de la carcinogenèse sont conduites à travers les nombreux partenaires protéiques qui entrent en interaction avec elle. Ils modulent son activité, sa localisation et sa stabilité. En retour Aurora A phosphoryle un bon nombre d'entre eux régulant ainsi leur activité, localisation et stabilité. Cependant, l'analyse des interactions déjà connues d'Aurora A ne permet pas d'expliquer tous les phénotypes observés lors de sa dérégulation. Afin de mieux comprendre les fonctions d'Aurora A, les mécanismes qui la régulent et mettre en évidence ses multiples rôles au sein de la cellule, j'ai construit puis analysé un interactome d'Aurora A généré à partir d'une méthode de purification d'affinité couplée à la spectrométrie de masse en tandem. J'ai identifié 477 partenaires potentiels dont 180 présentant une forte probabilité d'être des partenaires directs de la kinase. L'analyse bioinformatique approfondie de cet interactome a permis de révéler les partenaires associés à des mécanismes liés à la mitochondrie et l'épissage des ARN messagers mettant en évidence une implication potentielle d'Aurora A dans ces mécanismes. Pour valider cet interactome, j'ai choisi d'étudier plus précisément deux partenaires identifiés dans cette étude : les protéines WDR62 et CEP97. J'ai montré que ces deux partenaires co-localisent avec Aurora A et sont phosphorylés par la kinase. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nombre important de nouveaux partenaires d'Aurora A associés à de nouvelles fonctions. L'étude de ces nouvelles fonctions liées aux mitochondries et à l'épissage des ARN, constitue deux nouveaux projets actuellement menés par des collaborateurs au sein de notre institut. / The kinase Aurora A is an essential mitotic cell cycle protein. Aurora A is necessary for mitotic entry and for the maturation and separation of centrosomes. It participates in mitotic spindle assembly and chromosome biorientation, and it is essential for the completion of cytokinesis. Furthermore, Aurora A activity is necessary for the equal distribution of mitochondria to daughter cells and, through its role in the alternative splicing of mRNA of apoptotic factors, it provides a link between cell cycle control and apoptosis. Beyond its mitotic functions, several recent studies suggest that Aurora A is also important during interphase. Notably, it influences microtubule dynamics, promotes cell migration and polarity control and is essential for primary cilia disassembly. Reflecting the fact that Aurora A is found to be up-regulated in many cancers, deregulation of Aurora A activity can result in an aberrant cell cycle, ultimately leading to malignant transformation of cells. The crucial regulation of Aurora A’s numerous functions is achieved through its interaction with several protein partners, which modulate its activity, localisation and stability. Aurora A in turn phosporylates a number of them, thus regulating their activity, localisation and stability. However, the known interactions of Aurora A cannot explain all the phenotypes that have been described of its deregulation.To better understand the functions of Aurora A, the regulation mechanisms governing it, and to expose its multiple roles in the cell, I have built and analysed an Aurora A interactome using tandem affinity purification coupled with mass spectrometry. This resulted in the identification of 477 potential interacting partners, of which, 180 were determined to have a high probability of interacting directly with the kinase.In-depth bioinformatic analysis of this interactome has revealed the associated partners to be related to mitochondria and mRNA splicing, highlighting the potential involvement of Aurora A in these mechanisms. To validate the interactome, two of the proteins identified in this study, WDR62 and CEP97, were examined in detail. Here I show that these two proteins colocalise with Aurora A, and are phosphorylated by the kinase.WDR62 is implicated in microcephaly and is deregulated in certain cancers. I have shown that Aurora A phosphorylates WDR62 during mitosis, and that this phosphorylation is necessary for its localisation to the centrosomes. CEP97 is a poorly charactarised protein of the primary cilium, abnormalities of which are associated with ciliopathies. I have shown that Aurora A phosphorylates CEP97 in vitro, and that the inhibition of Aurora A activity in vivo perturbs the localisation of CEP97 to cilia and centrosomes.This study has identified a number of new Aurora A-interacting proteins, implicating the kinase with novel functions. These functions, related to mitochondria and mRNA splicing have opened up a new area for further investigation.

Les cils et flagelles sont des organites cellulaires retrouvés des protozoaires aux mammifères. Une dérégulation de l’assemblage (ciliogenèse) ou de la fonction des cils, entraîne diverses maladies chez l’homme. Parmi les acteurs de la ciliogenèse, se trouvent les facteurs de transcription RFX. La recherche de gènes cibles de RFX chez la drosophile a permis d’identifier le gène Chibby (Cby), précédemment décrit comme un antagoniste de la voie de signalisation Wnt/wingless. Contrairement aux vertébrés, chez les invertébrés aucun lien n’est encore établi entre cil et voie wg. L’identification de cby comme cible de dRFX chez la drosophile suggère une fonction ciliaire de cby et permettrait l’établissement du lien cil/voie wg. CBY se localise à la zone de transition des cils des neurones sensoriels du système nerveux périphérique et aux centrioles des spermatides. Les drosophiles invalidées pour cby présentent un phénotype de non coordination, mais aucun phénotype de type wg. Ces mutants ont des défauts des cils sensoriels, ainsi que des défauts d’organisation des spermatides. De plus, chez les embryons, les protéines actrices du transport intra-flagellaire, NompB et CG11356, sont mal distribuées lorsque CBY est absente. Enfin, chez les mutants, la localisation de la protéine UNC est affectée dans les cellules germinales en fin de spermatogenèse. En conclusion, chez la drosophile, CBY est impliquée dans le tri protéique organisé à la base du cil de neurones sensoriels, de concert avec les autres protéines localisées à la zone de transition. Dans le testicule, CBY est nécessaire à la maturation des spermatides. En revanche, CBY n‟intervient pas dans la régulation de la voie wg / Cilia and flagella are organelles found from protozoa to mammals. Deregulation of the assembly (ciliogenesis) or function of cilia, causes various diseases in humans. Among those involved in ciliogenesis are the RFX transcription factors. The search for RFX target genes in Drosophila identified the Chibby (CBY) gene, previously described as an antagonist of the Wnt / wingless pathway. Unlike in vertebrates, in invertebrates is still no link established between cilia and the wg pathway. The identification of CBY as a target of dRFX in Drosophila suggests a ciliary function of CBY and would allow the establishment of the link cilia / wg pathway. CBY is localized at the transition zone of cilia of sensory neurons of the peripheral nervous system and at centrioles in spermatids. Drosophila invalidated for CBY present a phenotype of uncoordination, but no wg phenotype. These mutants have defects in sensory cilia and defects in organization of spermatids. In addition, in embryos, the distribution of proteins involved in intra-flagellar transport, NompB and CG11356, is affected when CBY is absent. Finally, in the mutants, the localization of the UNC protein is affected in germ cells at the end of spermatogenesis. In conclusion, in Drosophila, CBY is involved in the protein sorting organized at the base of cilia of sensory neurons, with the other proteins located at the transition zone. In the testes, CBY is necessary for the maturation of spermatids. However, CBY is not involved in the regulation of the wg pathway

Cilia are conserved organelles that extend from the surface of most eukaryotic cells. During development cilia play key roles in force generation and perception of the extracellular environment. Ciliary defects cause a broad class of human diseases called ciliopathies characterized by pleiotropic symptoms including cystic kidneys, retinal degeneration, cardiac malformations and skeletal deformations. Perception of the environment relies on specific proteins being localized to the ciliary membrane compartment. The mechanism for sorting and trafficking membrane proteins to the cilium is poorly understood. To address this question, I developed a fluorescence-based pulse-chase assay to measure the transport kinetics of ciliary membrane proteins. This assay was used to determine the importance of candidate proteins to the delivery of fibrocystin, polycystin-2, and smoothened to cilia. Using this assay, I found that ciliary delivery of fibrocystin and polycystin-2 requires IFT20, GMAP210 and the exocyst while smoothened delivery is largely independent of these proteins. In addition, I determined that polycystin-2, but not smoothened or fibrocystin require the biogenesis of lysosome related organelles complex-1 (BLOC-1) for ciliary delivery. Consistent with a requirement for BLOC-1 in ciliary transport of polycystin-2, BLOC-1 mutant mice have cystic kidney disease. BLOC-1 functions in endosomal sorting and I find that disrupting the recycling endosome also reduced ciliary polycystin-2 and causes its accumulation in the recycling endosome. This is the first demonstration of a role for BLOC-1 in ciliary biogenesis and highlights the complexity of trafficking pathways to the cilium.

La scoliose idiopathique de l'adolescent (SIA) est une courbure rachidienne tridimensionnelle de plus de 10° qui affecte 4% de la population pédiatrique. L’hétérogénéité de ce désordre musculo-squelettique complexe explique notre incompréhension des causes de la SIA. Néanmoins, plusieurs facteurs biologiques ont été associées à son étiologie. Les réponses osseuses aux stimulations mécaniques normalement appliquées sont nécessaire au fonctionnement optimal du système squelettique. Cependant, la mécanotransduction des tissus musculo-squelettiques dans la SIA est méconnu. L'objectif principal de cette thèse était d'étudier l'apport de la mécanotransduction dans l'étiologie de la SIA au niveau cellulaire et moléculaire. Nous avons étudié les ostéoblastes des patients atteints de SIA et des sujets témoins. L'induction mécanique a été réalisée à l'aide d'une application d'écoulement de fluide oscillatoire. L’immunofluorescence (IF) et la microscopie confocale ont été utilisées pour évaluer les cils, l'actine et les tests fonctionnels. Les modifications moléculaires ont été étudiés par qPCR ou ELISA. Un séquençage d'exome entier sur une cohorte de 73 SIA et 70 sujets témoins appariés a été fait, pour vérifier l'hypothèse que l'accumulation de variants rares dans des gènes impliqués dans la mécanotranduction cellulaire contribueraient à l'étiologie de la SIA. Nous avons découvert une élongation anormale des cils des ostéoblastes SIA, qui étaient significativement plus longs que ceux des sujets témoins dans des conditions de ciliogenèse. Les cellules SIA soumises à une application d'écoulement de fluide, n'ont pas été capable d'ajuster la longueur de leurs cils proportionnellement à la force appliquée. La réponse de l'ajustement de la longueur des cils était significativement différente de celle des ostéoblastes témoins, par des stimulations à court et à long terme.. L'expression des facteurs ostéogéniques était significativement réduite dans les ostéoblastes SIA, suggérant une diminution de la mécanosensibilité. De plus, l'analyse transcriptomique en réponse aux forces appliquées a révélé une altération de l'expression des gènes impliqués dans la voie canonique de Wnt. L'augmentation de la sécrétion du facteur VEGF-A en réponse aux forces appliquées dans les ostéoblastes témoins n'a pas été détectée dans les ostéoblastes SIA. Notre analyse SKAT-O des données du séquençage d’exomes entiers a confirmé l’accumulation de variants rares dans la SIA au niveau de gènes associés à la mécanotransduction cellulaire. Les conséquences de ces anomalies de mécanotransduction ont été étudié par des études cellulaires fonctionnelles, démontrant que les ostéoblastes SIA n’ont pas réussi à se positionner ni à s’allonger proportionnellement au flux bidirectionnel appliqué. Le réarrangement des filaments d'actine induit par l’application d’un flux a été compromis dans la SIA. . Enfin, il a été démontré que le flux de fluide avait un effet inhibiteur sur leur migration. Nos données suggèrent une mécanotransduction altérée dans les ostéoblastes SIA affectant les cils, les voies moléculaires de signalisation, le cytosquelette et le comportement de la cellule en réponse à l'écoulement appliqué. La réponse cellulaire à ces stimulations joue un rôle dans la structure, la force, la forme et le fonctionnement du système squelettique. Etudier le profil de réponse altérée des cellules osseuses scoliotiques peut mener à la conception des approches thérapeutiques plus efficaces / Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a three-dimensional spinal curvature that affects up to 4% of children. As a complex disorder, the cause of AIS is still poorly understood. However, multiple categories of biological factors have been found to be associated with its etiology. The role of biomechanics has been acknowledged by clinicians both in the description of deformity and in relation to bracing treatments. Bone responses to routinely applied forces are an important part in a tightly regulated network that is necessary for the optimal function of the skeletal system. However, little is known about the mechanotransduction of musculoskeletal tissues in AIS. The main goal of this dissertation was to investigate the contribution of mechanotransduction in the etiology of AIS from a cellular-molecular aspect. We studied primary osteoblasts obtained intraoperatively from AIS patients and compared them to samples from trauma cases as controls. Fluid flow application was used for mechanical induction. Immunofluorescence staining, and confocal microscopy was used to assess cilia, actin and cellular tests. Molecular changes were followed using RT-PCR or ELISA. We also performed whole exome sequencing (WES) to test the hypothesis that rare variants accumulation in genes involved in cellular mechanotransduction could contribute to AIS etiology. We found an abnormal cilia elongation among AIS osteoblasts, which grew significantly longer than controls. AIS cells after fluid flow application failed to adjust their cilia length in proportion to the applied force. Under both short- and long-term flow applications, their cilia length adjustment was significantly different from controls. Notably, the elevation in the expression of osteogenic factors, that was normally observed with control osteoblasts, was significantly reduced in AIS osteoblasts, suggesting a decrease in their mechanosensitivity. Moreover, transcriptomic analysis following the applied forces revealed an altered expression of genes involved in the Wnt canonical pathway. Strain induced increase in secreted VEGF-A in control osteoblasts was not detected in AIS flow-conditioned media. At the genomic level, our SKAT-O analysis of the WES data also supported the involvement of heterogenous defects in genes pertaining to the cellular mechanotransduction machinery. We tested the consequence of these mechanotransduction abnormalities in a series of functional cellular studies. As expected and unlike controls, AIS osteoblasts failed to position or elongate themselves in proportion to the bidirectional applied flow. The strain-induced rearrangement of actin filaments was compromised in AIS osteoblasts. Finally, fluid flow showed to have an inhibitory effect on their migration contrasting with control cells that migrated significantly faster under flow. In summary, our data strongly suggest an impaired mechanotransduction in AIS osteoblasts that affect cilia, downstream signaling molecular pathways, cytoskeleton and finally the behaviour of the whole cell in response to flow. Fluid flow is one of the main mechanical forces applied physiologically to the bone cells. Cellular responses to these stimulations play a critical role in the structure, strength, shape and optimal performance of the skeletal system. Mapping the impaired profile response of scoliotic bone cells can help in designing more efficient therapeutic approaches or explaining the mechanisms behind less than optimal bracing outcomes.