L’O-GlcNAcylation est une modification post-traductionnelle qui consiste en l’ajout covalent du N-acetylglucosamine au groupement hydroxyle des sérines et thréonines des protéines nucléaires et cytoplasmiques. Ce type de glycosylation atypique est régulé de manière très dynamique par l’action de l’O-GlcNAc transférase (OGT) et de l’O-GlcNAcase (OGA) qui catalysent et hydrolysent cette modification respectivement. Aujourd’hui, OGT émerge comme un régulateur transcriptionnel et senseur critique du métabolisme où les protéines ciblées par l’O-GlcNAcylation couvrent la presque totalité des voies de signalisation cellulaire. Récemment, des études ont aussi proposé qu’OGT soit impliquée dans la régulation épigénétique par l’O-GlcNAcylation des histones. Dans le but de caractériser le rôle fonctionnel d’OGT dans la régulation épigénétique, nous avons revisité le concept d’O-GlcNAcylation des histones et, de manière surprenante, n’avons pu confirmer cette observation. En fait, nos données indiquent que les outils disponibles pour détecter l’O-GlcNAcylation des histones génèrent des artéfacts. De ce fait, nos travaux supportent plutôt un modèle où la régulation épigénétique médiée par OGT se fait par l’O-GlcNAcylation de régulateurs transcriptionnels recrutés à la chromatine. Parmi ceux-ci, OGT s’associe au complexe suppresseur de tumeurs BAP1. En étudiant le rôle d’OGT dans ce complexe, nous avons identifié le facteur de transcription FOXK1 comme un nouveau substrat d’OGT et démontrons qu’il est régulé par O-GlcNAcylation durant la prolifération cellulaire. Enfin, nous démontrons que FOXK1 est aussi requis pour l’adipogenèse. Ensemble, nos travaux suggèrent un rôle important d’OGT dans la régulation du complexe BAP1. / O-GlcNAcylation is a post-translational modification which consists in the covalent addition of an N-acetylglucosamine sugar to the hydroxyl group of serine and threonine residues of nuclear and cytoplasmic substrates. This atypical glycosylation is regulated in a very dynamic manner through the action of the O-GlcNAc transferase (OGT) and the O-GlcNAcase (OGA) that catalyze and hydrolyze this modification respectively. OGT has emerged as a critical transcriptional regulator and sensor of metabolism whereby proteins targeted by O-GlcNAcylation cover several cell signaling pathways. Recently, studies have also suggested that OGT may be involved in epigenetic regulation through the O-GlcNAcylation of histones. For the purpose of characterizing the functional role of OGT in epigenetic regulation, our group revisited the concept of histone O-GlcNAcylation and surprisingly, our work could not confirm this observation. In fact, our data indicate that the available tools for histone O-GlcNAcylation detection generate artifacts. Consequently, our work rather supports a model whereby OGT-mediated epigenetic regulation is indirectly achieved through O-GlcNAcylation of chromatin-associated transcriptional regulators. Among these, OGT strongly associates with the BAP1 tumor suppressor complex. Thus, by focusing on the role of OGT in this complex, we identified the transcription factor FOXK1 as a novel substrate of OGT and demonstrate that it is regulated throught O-GlcNAcylation during cell proliferation. Finally, we demonstrate that FOXK1 is also required for adipogenesis. Taken together, these data suggest an important role of OGT in regulating the BAP1 complex.

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer. / Ubiquitination is a post-translational modification that plays major roles in regulating a plethora of cellular processes. In this thesis, I will discuss the biochemical and functional characterization of two functionally related proteins, BRCA1 and BAP1, both of which are important tumor suppressors. BRCA1, an ubiquitin ligase that catalyzes the attachment of ubiquitin to target proteins, is mutated in breast and ovarian cancers. BRCA1 roles in maintaining genomic stability following DNA double strand breaks (DSBs) by promoting the homologous recombination repair pathway is well established. However, how BRCA1 is regulated following genotoxic stress that does not directly involve DSBs is still not fully elucidated. We showed that BRCA1 is downregulated, through proteasomal degradation, following exposure of the cells to the DNA helix distorting agent UV or the DNA alkylating agent Methyl Methanesulfonate (MMS), two DNA damaging agents that do not directly generate DSBs. BRCA1 downregulation is reversible and is independent of the PI3 kinase related kinases, ATM, ATR or DNA-PK which constitute primary responders that are rapidly activated by DNA damage. We proposed that BRCA1 downregulation prevents the untimely recruitment of BRCA1 and associated factors to DNA damage sites that are not DSBs, thus coordinating the DNA damage/repair response. The deubiquitinating enzyme BAP1 was initially identified as an interacting protein that regulates the function of BRCA1. BAP1 is also known to interact with the Polycomb group proteins ASXL1 and ASXL2. However, the importance of this interaction was not fully understood. We showed that BAP1 forms two mutually exclusive complexes with ASXL1 and ASXL2. These interactions are critical for BAP1 binding to ubiquitin and stimulation of its deubiquitinase activity towards histone H2A. We also identified cancer-derived mutations of BAP1 that abrogate its interaction with ASXL1 and ASXL2 and deubiquitinase activity, which provide a direct mechanistic link between H2A deubiquitination and tumorigenesis. Elucidating how BRCA1 and BAP1 are regulated will lead to a better understanding of their roles as tumor suppressors and this will in turn help establishing improved diagnostic and therapeutic strategies to treat cancer.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les cellules T régulatrices (Treg) jouent un rôle important dans différentes infections chroniques comme le VIH. Lors de l’infection chronique par le VIH, une augmentation du nombre de ces cellules limite la réponse des cellules T effectrices spécifiques du virus mais permet également le contrôle de la très forte activation du système immunitaire. La régulation de l’activité suppressive des Treg constitue une voie importante pour le développement d’un vaccin, l’efficacité de la surveillance tumorale et l’auto-immunité. Dans ce travail, nous avons étudié différents mécanismes de régulation des Treg chez les patients infectés par le VIH et sujets sains. Le but de mon travail a été d’étudier les mécanismes impliqués dans les fonctions suppressives des Treg et de leur régulation. Nous nous sommes particulièrement intéressés au rôle de Notch sur la sensibilité des cellules T effectrices à la fonction suppressive des Treg, en montrant que l’activation de Notch rendait les cellules T effectrices plus sensibles à l’action suppressive des Treg, et ceci même en présence d’un très faible nombre de Treg. Nous avons démontré que certains ligands de Notch, tels que DL-4 et Jagged-1 mais non DL-1, régulent l’effet inhibiteur des Treg sur les cellules T effectrices par une surexpression de TGFβ-RII et à la phosphorylation de Smad3. Le rôle important de l’enzyme CD39 dans la fonction suppressive des Treg a été décrit, mais peu d’études ont démontré son rôle dans l’infection par le VIH. Nous avons montré que les Treg de patients infectés par le VIH experiment plus fortement le CD39, et que leur effet suppresseur était inhibé en utilisant un anticorps monoclonal anti-CD39 et maintenu en utilisant un agoniste de l’adénosine. Nous avons également montré que le polymorphisme du gène CD39, associé à une plus faible expression de CD39, était corrélé à une plus lente progression de la maladie. Nos résultats montrent non seulement les mécanismes impliqués dans l’activité suppressive des Treg lors de l’infection par le VIH, mais constituent une approche intéressante pour en modifier les fonctions. Enfin, nous avons recherché l’effet de l’IL-7 sur le phénotype des Treg et l’expression de molécules impliquées dans leur fonction suppressive. Nos résultats montrent deux effets synergique de l’IL-7 sur les Treg mémoires: diminution de l’expression de CD39 à leur surface induisant une diminution de leur fonction suppressive, et surexpression du récepteur à l’ATP induisant un phénotype Th17. L’administration d’IL-7 in vivo chez des patients infectés par le VIH a confirmé la modification de phénotype des Treg en Th17 et notamment une surexpression du facteur de transcription spécifique des Th17, RORγt. En conclusion, notre travail apporte de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans les fonctions inhibitrices des Treg et comment moduler ces fonctions. Ceci pourrait avoir un impact clinique direct, soit dans le traitement de maladies associées à un dysfonctionnement des Treg (infections chroniques virales, sclérose multiple, diabète de type 1, arthrite rhumatoide et lupus érythémateux), soit dans les stratégies vaccinales. / T regulatory cells (Treg cells) play an important role during various chronic infections like HIV. Increase in Treg cell number during chronic phase limit the HIV specific T effector cell response but may control exaggerated activation of the immune system. Modulation of regulatory T cell (Treg cells) suppression has important implications for vaccine development, the effectiveness of tumor surveillance, and the emergence of autoimmunity. Here we studied various mechanisms of Treg cells modulation in HIV+ patients and healthy subjects. The aim of my work was to decipher some aspects of the mechanisms involved in Treg cell mediated suppressive effects and the modulation of Treg cell suppressive effects in healthy subjects and HIV- infected patients.We have extended knowledge on the role of Notch in Treg/Effectors T cells cross talk. Here we focused our interest on the role of Notch pathway on the sensitivity of effectors T cells to Treg cell-mediated suppression, showing that Notch activation may significantly increase the sensitivity of effector cells to Treg cells even at a low ratio. We demonstrated that Notch ligands DL-4 and Jagged-1, but not DL-1 modulate significantly the suppressive effect of Treg cells on effectors T cells through an up regulation of TGF-RII expression and the phosphorylated form of Smad3 protein.A critical role of CD39 has been described for Treg cells in general but only a few studies have analyzed its role in HIV infection. We showed an increase in CD39 expression on Treg cells in a cohort of HIV- infected patients. Treg cells inhibitory effects were relieved by CD39 down modulation using an antiCD39 monoclonal antibody and this suppressive effect was reproduced on effector CD8+ T cells by an adenosine agonist. We found that CD39 gene polymorphism associated with a lower CD39 expression correlated with slower progression to AIDS. Our results shows not only the mechanism by which Treg cell suppression occurs during HIV infection but also provide an attractive approach to modify Treg cell functions.Finally, we have investigated the role of IL-7 on the phenotype of Treg cells and expression of molecules involved in the suppressive functions of these cells. Our results show that IL-7 exerts two synergistic effects on memory Treg cells. It decreases their suppressive effect by decreasing CD39 expression and increases ATP receptor leading to a switch towards a Th17 phenotype. In vivo administration of IL-7 tipped the balance towards a higher expression of RORγT in PBMCs from HIV infected patients.In conclusion our study bring new findings in the mechanisms involved in Treg cell mediated suppression and the way to modulate these cells which could have direct clinical impact either in the treatment of diseases associated with Treg cell dysregulation (chronic viral infections, autoimmune disorders like multiple sclerosis, type 1 diabetes, rheumatoid arthritis, and systemic lupus erthematosus) or during vaccination.

La morphogenèse de la glande mammaire résulte de la coordination de différentes voies, incluant l'apoptose, la prolifération, la différenciation et la dynamique des cellules souches/progénitrices. La transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT) semble être impliquée dans ces voies de signalisation. Ainsi, nous nous sommes concentrés sur le facteur de transcription Slug, un gène clé régulant l'EMT, et son implication dans la morphogenèse de la glande mammaire. Dans un premier temps, en utilisant un modèle de souris transgéniques Slug-Lacz, nous avons localisé Slug dans une sous-population couvrant 10 à 20% des cellules basales du tubule et des cap cells du bourgeons terminal, coexprimant les marqueurs P-cadhérine, CK5, CD49f. Ensuite, nous avons montré par des expériences in vitro de perte et de gain de fonction, que Slug régulait la différenciation et la prolifération des cellules épithéliales mammaires. De plus, nous avons trouvé que Slug inhibait l'apoptose, promouvait la motilité cellulaire, et permettait l'émergence et la croissance de mammosphères clonales. Ce dernier point montre l'implication de Slug dans les cellules souches, qui est renforcé par le fait que des cellules primaires déficientes pour Slug étaient incapables de donner des mammosphères secondaires. Par ailleurs, nous avons pu observer in vivo que les souris déficientes pour Slug présentaient un retard de développement de la glande mammaire, possédant moins de cellules en prolifération, et une surexpression des marqueurs des cellules luminale CK8/18, GATA3 et ER. D'autres gènes régulant l'EMT sont retrouvés surexprimés, suggérant un mécanisme de compensation, qui peut expliquer le fait que le retard de développement de la glande mammaire est rattrapé à l'âge adulte. Les glandes mammaires Slug-knockout présentaient également des branchements excessifs, évoquant une différenciation précoce, similaire aux glandes mammaires de souris déficientes pour la P-cadhérine, exprimée dans les cellules basales. Sachant cela, nous avons constaté que la P-cadhérine était diminuée dans les glandes mammaires Slug-knockout, et dans les cellules CommaDβ traitées par siRNA ciblant Slug. Nous avons alors trouvé que Slug se liait directement au promoteur de la P-cadhérine et l'activait, et que cette dernière intervenait dans certains effets fonctionnels de Slug, tels que la croissance de mammosphères, la différenciation et la migration cellulaire. Ainsi, nous avons montré l'importance d'une nouvelle voie de signalisation Slug/P-cadhérine dans les capacités souches/progénitrices des cellules épithéliales mammaires, intégrant la différenciation et la motilité cellulaire, et nous avons maintenant une meilleure compréhension de son rôle dans l'agressivité de certains cancers du sein. / Mammary gland morphogenesis results from the coordination of different pathways, including apoptosis, proliferation, differentiation, and stem/progenitor cell dynamics. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) appears to be involved in these signalling pathways. Thus, we focused on transcription factor Slug, a key gene regulating EMT, and its involvement in mammary gland morphogenesis. First, using a Slug–LacZ transgenic mice model, we located Slug in a subpopulation covering about 10–20% basal duct cells and cap cells of terminal end bud, coexpressed with basal markers P-cadherin, CK5 and CD49f. Then, we have shown by in vitro experiments of loss and gain of function that Slug regulated the differentiation and proliferation of mammary epithelial cells. Moreover, we found that Slug inhibited apoptosis, promoted cell motility, and allowed the emergence and growth of clonal mammospheres. This last point shows the involvement of Slug in stem cells, which is reinforced by the fact that primary cells deficient for Slug were unable to give secondary mammospheres. Furthermore, we observed in vivo that mice deficient for Slug showed delayed development of the mammary gland, with less proliferating cells, and overexpression of markers of luminal cells CK8/18, GATA3 and ER. Other genes regulating EMT are found overexpressed, suggesting a compensatory mechanism, which can explain the fact that the delayed development of the mammary gland is caught up in adulthood. The Slug-knockout mammary glands also showed overbranching, evoking an early differentiation, similar to the mammary glands of mice deficient in P-cadherin, expressed in the basal cells. Knowing this, we found that P-cadherin was decreased in Slug-knockout mammary glands, and in CommaDβ cells treated with siRNA targeting Slug. We then found that Slug binds directly to the promoter of the P-cadherin and activated it, and that P-cadherin was involved in some functional effects of Slug, such as mammospheres growth, differentiation and cell migration. Thus, we have shown the importance of a new signalling pathway Slug/P-cadherin in the capacity of mammary epithelial stem/progenitor cells, integrating differentiation and cell motility, and we now have a better understanding of its role in the aggressiveness of some breast cancers.

La cellule musculaire lisse (CML) a un rôle pivot dans la physiopathologie de l’asthme. Dans ce travail de thèse nous avons pu mettre en avant l’implication du récepteur de type 2 activé par les protéases (PAR-2) dans une composante majeure du remodelage bronchique : la prolifération musculaire lisse. Dans le premier travail, nous avons montré une augmentation de l’expression du PAR-2 au niveau des CML bronchiques d’asthmatiques in vitro. La réponse calcique est dépendante du niveau d’expression du récepteur, mais n’influence pas la réponse proliférante. La stimulation répétée du PAR-2 augmente la prolifération des seules CML d’asthmatiques, par un mécanisme dépendant de la voie ERK. Dans le second travail, nous avons montré que la production basale d’un épithélium reconstitué entraine une prolifération plus importante des CML d’asthmatiques comparée aux CML de témoins. Une augmentation supplémentaire de la prolifération des seules CML d’asthmatiques a été observée, après activation par le surnageant d’épithélium stimulé par des acariens de maison comparé au surnageant épithélial non stimulé. Ce mécanisme est dépendant du PAR-2 épithélial, qui induit la production de leucotriènes C4, sur des CML dont l’expression du récepteur (CysLTR1) est augmentée chez l’asthmatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans le remodelage musculaire lisse bronchique de l’asthmatique et met en avant le PAR-2 comme cible thérapeutique potentielle. / Smooth muscle cells (SMC) play an important role in asthma pathophysiology. In this thesis, we have highlighted the involvement of protease activated receptor type-2 (PAR-2) in SMC proliferation, which is a major component of airway remodeling. In the first study, we have shown an increased expression of PAR-2 in asthmatic bronchial SMC in vitro. Calcium response is dependent on the expression level of PAR-2, which does not affect the proliferative response. Repeated stimulation of PAR-2 increases the proliferation of asthmatics SMC only, by an ERK-dependent mechanism. In the second study, we have demonstrated that the basal production of reconstituted epithelium leads to a greater proliferation of asthmatics SMC compared to controls. Increased proliferation of asthmatics SMC only was observed, after stimulation with supernatant of the epithelium stimulated by house dust mites (HDM) compared to unstimulated epithelial supernatant. This mechanism is epithelial PAR-2-dependent, which induces the production of leukotrienes C4, whose receptor expression (CysLTR1) is increased in asthmatics SMC. These results provide new insights into bronchial smooth muscle remodeling in asthma and highlights the PAR-2 as a potential therapeutic target.

Le dopage du silicium par implantation ionique pour le photovoltaïque est une application relativement récente dont l'essor se heurte encore aujourd'hui aux coûts élevés d'intégration au sein des lignes de fabrication des cellules solaires. L'implantation ionique par immersion plasma promet de répondre aux futures exigences du secteur en termes de coûts et de productivité.Ces travaux de thèse ont permis le développement de procédés d'implantation ionique par immersion plasma de l'équipement PULSION®, conçu par IBS, dédiés à la fabrication de cellules solaires en silicium monocristallin. Dans un premier temps, nous montrons qu'il permet la réalisation de profils de dopage d'émetteur de type n variés, répondant aux exigences des cellules solaires à haut rendement. Les émetteurs fabriqués sont caractérisés de manière chimique, physique et électrique afin de démontrer leur excellente qualité. L'intégration de l'implantation ionique des émetteurs au sein d'un processus de fabrication industriel et peu coûteux, développé par l'INES sur silicium monocristallin de type p, permet d'atteindre des rendements de conversion supérieurs à 19,3%, soit un gain de plus de 0,5% par rapport aux rendements obtenus avec des cellules usuelles à émetteurs dopés par diffusion POCl3.La réalisation d'émetteurs de type p est également étudiée dans ce mémoire afin de préparer la transition technologique vers les cellules solaires sur silicium monocristallin de type n. Confirmant les atouts et le potentiel de la technologie d'implantation ionique par immersion plasma, les travaux menés au cours de cette thèse débouchent sur la conception d'un prototype industriel PULSION® dédié au photovoltaïque. / Ion implantation is a major process technology for manufacturing integrated circuits. However, silicon doping by ion implantation for photovoltaics is a relatively recent application, and its growth still faces high costs of integration into solar cell production lines. Plasma-immersion ion implantation (PIII) promises to meet the future industry requirements in terms of costs and productivity.This thesis work has led to the development of processes dedicated to silicon-based solar cell manufacturing using the plasma-immersion ion implanter – PULSION® – designed by IBS. First, we show that PIII enables the realization of various doping profiles for phosphorus-doped emitters which fit the requirements of high-efficiency solar cells. Emitters thus fabricated are chemically, physically and electrically characterized to demonstrate their excellent quality. Those emitters, implanted through plasma immersion and integrated into a low cost solar cell manufacturing line from INES on monocrystalline silicon, enable to raise the conversion efficiency, obtained with conventional POCl3-diffused solar cells, by more than 0.5% absolute to reach efficiencies above 19.3%.Fabrication of p-type boron implanted emitters is also studied in order to improve conversion efficiencies of p-type silicon based solar cells, but also in order to anticipate the technological shift from p-type to n-type silicon material. Thanks to this thesis work, the strength and potential of PIII for photovoltaic applications have been proven and this has convinced IBS to design a PULSION® equipment dedicated to solar cell manufacturing.

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une affection neurodégénérative touchant les motoneurones, habituellement mortelle en 3 à 5 ans. La cause de la maladie n'est pas connue et le seul traitement actuellement disponible ne permet qu'un allongement modeste de la survie. Des altérations fonctionnelles de la jonction neuromusculaire (JNM) ont été rapportées dans la SLA mais leur origine physiopathologique n'est pas connue. Nous avons étudié les JNM chez 11 patients atteints de SLA, en associant étude morphologique en microscopie confocale et analyse ultrastructurale. L'analyse fonctionnelle réalisée en EMG de surface retrouvait une anomalie de transmission neuromusculaire (décrément > 10%) chez 45% des patients. Des altérations morphologiques des JNM étaient visibles chez tous les patients, y compris au stade précoce de la maladie. Associé aux anomalies en rapport avec le phénomène de dénervation, nous avons observé un aspect anormal de spiculation de la gouttière primaire dans environ un tiers des cas. Une interposition marquée de la cellule de Schwann terminale entre la terminaison nerveuse et la membrane postsynaptique, pouvant altérer la transmission synaptique, était parfois visible. Nous avons objectivé une réinnervation compensatrice significativement plus importante chez les patients présentant une SLA d'évolution lente et montré que certains facteurs moléculaires musculaires comme l'histone déacétylase 4 pourraient jouer un rôle crucial dans la capacité de réinnervation. Ce travail a mis en évidence des altérations morphologiques majeures au niveau des JNM des patients atteints de SLA et a permis d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles. / Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder affecting motor neurons, usually leading to death in 3 to 5 years. The only treatment currently available, riluzole, has a modest effect on survival. Functional alterations of the neuromuscular junction (NMJ) have been reported in ALS, but their pathophysiological significance remains unknown. We studied the morphology of neuromuscular junctions in muscle samples collected from 11 ALS patients, using confocal and electron microscopy. Functional analysis of the NMJs was performed using surface-recording of compound motor action potentials after repetitive nerve stimulation at slow stimulus rate. A significant decrement (>10%), suggesting impairment of the neuromuscular transmission, was present in 45% of the patients. Morphological alterations of the NMJs were present in all ALS patients even at the early-stages. Beside denervation-induced morphological changes, one third of the NMJs showed abnormal spike-like areas of the outer edge of the postsynaptic primary gutter. A marked interposition of the terminal Schwann cell between the nerve terminal and the postsynaptic membrane, which was likely to alter synaptic transmission, was sometimes present. We found a significantly greater compensatory reinnervation in muscle from patients with slowly progressive ALS. Furthermore, we identified that the muscle molecular factor histone deacetylase 4 could play a key role in muscle reinnervation and disease progression in patients with ALS. This work has highlighted the presence of major morphological changes at the NMJs of ALS patients and identified potential new targets for future treatment.

Chez les métazoaires, la différenciation terminale est généralement accompagnée par une sortie définitive du cycle cellulaire. Cependant, les macrophages et très peu d'autres types cellulaires rompent avec ce dogme. En effet, il est maintenant admis que les macrophages conservent la capacité de s'auto-renouveler indépendamment des cellules souches ou progénitrices. À cet égard, nous avons démontré que la double déficience en facteurs Maf dans les macrophages (Maf-DKO) leur confère la capacité de s'auto-renouveler indéfiniment en culture sans se dé-différencier ou devenir tumorigènes. Ce phénotype d'auto-renouvellement semble être médié par un réseau transcriptionnel de de gènes régissant l'auto-renouvellement qui sont également actifs dans les cellules souches embryonnaires, parmi lesquels Myc et Klf4. Ces deux facteurs sont activés et nécessaires pour l'auto-renouvellement des Maf-DKO. De façon intéressante, l'expression de Myc seul induit une prolifération illimitée des macrophages, mais provoque une transformation tumorale. Nous avons donc cherché à décrypter les mécanismes grâce auxquels Myc et Klf4 induisent l'auto-renouvellement des macrophages, en comparaison à la transformation cellulaire causée par l'expression de Myc uniquement. En outre, nous nous sommes concentrés sur l'identification de gènes candidats permettant un auto-renouvellement illimité des macrophages, tout en les protégeant de la transformation cancéreuse. Notre objectif est de contribuer à l'identification du programme transcriptionnel régulant l'auto-renouvellement non tumoral des macrophages. / In metazoan, terminal differentiation is generally accompanied by permanent exit from the cell cycle. Yet, macrophages and very few other examples break with this dogma. Indeed, it has become evident that macrophages retain the ability to self-renew independently of stem or progenitor cells. In this regard, we have previously shown that MafB/c-Maf double deficient (Maf-DKO) macrophages are able to self-renew indefinitely in vitro without dedifferentiating or becoming tumorigenic. This self-renewal phenotype appears to be mediated by a transcriptional network of self-renewal genes also active in embryonic stem cells, among which Myc and Klf4. Interestingly, these two factors are activated and required for Maf-DKO self-renewal. By contrast, Myc alone induces an unlimited proliferation of macrophages but causes malignant transformation. We aimed to decipher the mechanisms by which Myc and Klf4 induce stem cell-like self-renewal in macrophages, in comparison to cellular transformation caused by the expression of Myc alone. Additionally, we focused on identifying candidate genes allowing an unlimited self-renewal of macrophages while protecting them from tumorigenic transformation or aberrant proliferation. Our objective is to contribute to the identification of the transcriptional program regulating non-tumorigenic self-renewal in macrophages.