Les miARN sont de petits ARN non codant dont la taille varie entre 21-24 nucléotides. Ils jouent un rôle de régulateurs post-transcriptionnels en utilisant leur complémentarité de séquence avec l’ARN messager (ARNm) cible afin d’induire sa répression. Grâce à la protéine Argonaute 2 (Ago2) dans laquelle les miARN sont incorporés formant ainsi le complexe miRISC, des cofacteurs sont recrutés afin d’induire la dégradation ou le blocage de la traduction de l’ARNm cible. Initialement connus pour réguler leurs cibles dans le cytoplasme, les miARN sont de plus en plus décrits comme étant des régulateurs de l’expression génique au niveau nucléaire. Dans ce travail, nous avons démontré la présence, au sein du noyau, d’un nouveau mécanisme de régulation post-transcriptionel par les miARN dont les facteurs majeurs sont Sfpq et Pspc1 / Micro-RNA, nuclear regulation, gene silencing, SfpqThere is a growing body of evidence about the presence and the activity of the miRISC in the nucleus of mammalian cells. Here we show by quantitative proteomic analysis that Ago2 interacts with the complex formed by Sfpq, Pspc1 and NonO in a RNA-dependent fashion. Sfpq mediates the interaction between miRISC with Pspc1 and NonO in the nucleoplasm. By HITS-CLIP coupled with transcriptomic analysis, we demonstrated that Sfpq specifically controls the downregulation of a subset of crucial let-7a-target mRNAs in stem cells, including Lin28a, Prtg, and Igf2bp1. Sfpq directly binds to specific sequence in the 3'UTR to promote the recruitment of selected nucleoplasmic miRNAs and triggers the decay, as we show for Lin28a mRNA. These results extend the miRNA-mediated post-transcriptional gene silencing into the nucleus and indicate that a dual strategy

Les mitochondries sont des organelles qui jouent un rôle clé dans le métabolisme cellulaire en centralisant la production d'ATP à partir de nombreux substrats via la phosphorylation oxydative (OXPHOS). Les réactions enzymatiques impliquées dans ce processus régulent la prolifération, la différenciation, l'activation et l'auto renouvellement cellulaire. Le but de mon travail a été d'identifier le rôle de l'OXPHOS dans l'hématopoïèse et les mécanismes d'adaptation métabolique des cellules sanguines de la moelle, des lymphocytes B et des thymocytes à la dysfonction mitochondriale. L'atout majeur de cette étude est la génération de deux modèles murins déficients pour les protéines mitochondriales AIF ou NDUFS4 dans le système hématopoïétique. Nous avons observé que l'absence de ces protéines entraine des dysfonctions de l'OXPHOS sévère (AIF KO) ou modérée (NDUFS4 KO), entrainant des anomalies dans le développement hématopoïétique. Dans les deux modèles, en réponse au stress métabolique induit par la dysfonction de l'OXPHOS, les cellules de moelle activent la glycolyse anaérobie et la biogenèse mitochondriale tandis que les thymocytes favorisent l'assimilation et la dégradation des acides gras. Cette étude multiparamétrique, incluant des approches in vivo, ex vivo et in vitro, souligne l'importance de l'OXPHOS et du métabolisme mitochondrial dans le développement hématopoïétique. / By integrating different biochemical pathways and generating energy in form of ATP, through the electron transfer associated to oxidative phosphorylation (OXPHOS), mitochondria play a key role in cellular metabolism. In the hematopoietic cells, the mitochondrial metabolism appears implicated in proliferation, differentiation, activation and self-renewal regulation. In this context, the aim of my PhD work was to unravel the response of bone marrow (BM) cells, B-cells and thymocytes to OXPHOS dysfunction. To do that, we have developed two original hematopoietic cell-specific murine models deficient in the mitochondrial proteins AIF or NDUFS4. Severe (AIF KO) or moderate (NDUFS4 KO) OXPHOS dysfunction leads to pleiotropic consequences on hematopoietic development, including pancytopenia, BM aplasia, alterations in the development of the B-cell and erythroid lineages and T-cell developmental blockade at the immature stage. Strikingly, in response to OXPHOS dysfunction, BM cells stimulate anaerobic glycolysis and mitochondrial biogenesis, whereas thymocytes favor the assimilation and degradation of fatty acids. Overall my work, which included in vivo, ex vivo and in vitro approaches, underlines the relevance of OXPHOS and mitochondrial metabolism in the development of the hematopoietic cells.

Au cours des 10 dernières années, le laboratoire de JP Hugnot s’est concentré sur les différents pools de progéniteurs et de cellules souches trouvés dans la moelle épinière adulte, chez l’homme comme chez la souris. Ceci est important pour mener ce type de recherche car la moelle épinière est affectée par plusieurs maladies neurodégénératives telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et des lésions traumatiques pour lesquelles il n'existe pas de traitement curatif. Chez des animaux comme le poisson zèbre, la moelle épinière peut se régénérer après une lésion en raison de l'activation de progéniteurs / cellules souches endogènes. Ainsi, en recherchant la présence et les propriétés de telles cellules chez les mammifères, en particulier les humains, on pourrait exploiter ces cellules pour la régénération, y compris les neurones. Nous avons procédé au profilage de l'ARN pour comparer la niche de cellules souches humaine et de souris et la niche de cellules souches de souris de la moelle épinière lésée ou non lésée. Cette niche est particulièrement intéressante dans la mesure où, chez les anamniotes, les cellules de l'épendymoglie radiale situées dans cette région sont multipotentes et peuvent générer de nouveaux motoneurones après une lésion. et des cellules similaires, mais non identiques, sont présentes chez la souris. Chez les mammifères, après la lésion, ces cellules de niche prolifèrent et migrent activement pour générer principalement des cellules astrocytaires et peu d'oligodendrocytes qui participent à la cicatrice gliale et à la régénération en fournissant un facteur neurotrophique tel que le CNTF, le HGF et l'IGF-1. Cette niche contient au moins 5 types de cellules et un nouveau type de cellules dorsales exprimant les facteurs de transcription Msx1 et Id4 a été identifié. Ces résultats indiquent que la niche de la moelle épinière adulte chez la Souris et chez l'homme est une mosaïque de cellules ayant différentes origines développementales et conservant des niveaux élevés de gènes de développement neural. Les interactions gliales-neuronales qui soutiennent et maintiennent les neurones intacts peuvent influer sur les maladies neurodégénératives. L'une de ces cellules gliales est l'oligodendrocyte satellite ou cellules satellites périneuronales (PNC). Les PNC sont étroitement associés au soma de gros neurones et largement répandus dans la substance grise du cortex et de la moelle épinière. Cependant, les propriétés cellulaires et les rôles fonctionnels de ces oligodendrocytes non myélinisants n'ont pas encore été découverts. Dans cette étude, les cellules positives à la nestine-GFP sont associées à des neurones immunocolorés pour l'antigène nucléaire neuronal dans le cortex et la moelle épinière. Nous avons identifié les PNC comme étant des cellules positives pour la CNPase qui ne sont ni des cellules progénitrices d'oligodendrocytes (PDGFRa) ni des oligodendrocytes myélinisants (MBP). Ces données suggèrent que les PNC pourraient affecter la survie neuronale ainsi que le processus de myélinisation dans des conditions de démyélinisation. En outre, il pourrait être impliqué dans des maladies neurodégénératives telles que la sclérose en plaques et la sclérose latérale amyotrophique en raison de leur interaction avec les motoneurones. / Over the last 10 years, JP Hugnot’s lab has been focusing on the different pools of progenitors and stem cells found in the adult spinal cord both in human and mouse. This is important to conduct this kind of research as the spinal cord is affected by several neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and traumatic lesions for which there is no cure. In anamniotes such as Zebrafish, the spinal cord can regenerate after lesion due to endogenous progenitors/stem cells activation. So by investigating the presence and properties of such cells in mammals especially human, one could possibly harness those cells toward regeneration including neurons. We conducted RNA profiling to compare human vs mouse stem cell niche and lesioned vs non lesioned spinal cord mouse stem cell niche. This niche is particularly interesting as in anamniotes, radial ependymoglia cells located in this region are multipotent and can generate new motoneurons after lesion. And similar, albeit non identical, cells are present in mouse. In mammals, after lesion, these niche cells actively proliferate and migrate to generate mainly astrocytic cells and few oligodendrocytes which participate to the glial scar and regeneration by providing neurotrophic factor such as CNTF, HGF, and IGF-1. This niche contains at least 5 cell types and here a new dorsal cell type expressing Msx1 and Id4 transcription factors was identified. These results indicated that the adult spinal cord niche in mouse and human is a mosaic of cells with different developmental origin and maintaining high levels of neural developmental genes. Glial-neuronal interactions supporting and keeping neurons intact can be influence neurodegenerative diseases. One of these glial cells is the satellite oligodendrocyte or so called perineuronal satellite cells (PNCs). PNCs are tightly associated to the soma of large neurons and widely spread in the grey matter of the CNS both cortex and spinal cord. However the cellular properties and functional roles of these unmyelinating oligodendrocytes are not yet discovered. In this study, nestin-GFP positive cells are associated to neurons immunostained for neuronal nuclear antigen in both cortex and spinal cord. We identified PNCs as CNPase positive cells that are neither oligodendrocyte progenitor cells (PDGFRa) nor myelinating oligodendrocytes (MBP). These data suggest that PNCs might affect neuronal survival as well as the myelination process in demyelinating conditions. Also it could be implicated in neurodegenerative diseases such as multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis due to their interaction with motor neurons.

Dans différents types de cancers, notamment dans le cancer du sein, il existe une population cellulaire à l'origine des mécanismes de rechute de la maladie plusieurs années après la fin des traitements initiaux, caractérisée par des propriétés de cellules souches et une chimiorésistance unique dont le mécanisme est inconnu. Pour ces raisons il est important de comprendre les mécanismes et de connaître les acteurs physiologiques impliqués à la fois dans la régulation des cellules souches normales et cancéreuses. Le CD10 est une endopeptidase zinc-dépendante capable d'inactiver un certain nombre de peptides impliqués, entre autre, dans le développement de la glande mammaire. Nos recherches ont permis de montrer que la population cellulaire exprimant le CD10 dans la glande mammaire était enrichie en cellules souches/progéniteurs communs précoces/cellules myoépithéliales. Nos résultats suggèrent que l'adhérence des cellules souches au stroma via l'intégrine β1 et le clivage de certains peptides par le CD10 sont des éléments clés du micro-environnement permettant le maintien du réservoir de cellules souches et de progéniteurs précoces dans la glande mammaire. Le tissu adipeux est également un des constituants majeur de l'environnement de la glande mammaire et joue un rôle dans la sécrétion de facteurs de croissances également impliqués dans l'homéostasie du tissu mammaire. Nos résultats ont suggéré qu'en plus de son rôle nourricier, le tissu adipeux pouvait constituer une source potentielle de cellules souches épithéliales luminales pouvant ainsi être considérée comme une nouvelle source cellulaire à l'origine de certains cancers du sein.

La niche des cellules souches hématopoïétiques représente un compartiment complexe et radiosensible. Sa protection est nécessaire pour la restauration de l'hématopoïèse faisant suite à la myélosuppression due à l'exposition aux rayonnements ionisants. Nous avons dans un premier temps étudié l'effet des RI sur les progéniteurs endothéliaux et mésenchymateux de la niche par une étude de radiosensiblilité et une étude d'évaluation de la mort cellulaire. Nous avons proposé par la suite une stratégie innovante de thérapie génique basée sur la sécrétion locale et à court terme du morphogène Sonic hedgehog visant à favoriser la réparation de niche vasculaire et de stimuler les cellules souches hématopoïétiques et les cellules progénitrices résiduelles. Nous avons étudié la réponse hématopoïétique des singes irradiés à 8-Gy gamma après une seule injection intra-osseuse de cellules souches mésenchymateuses xénogéniques, multipotentes et d'origine adipocytaire transfectées avec un plasmide pIRES2-eGFP codant la protéine Shh. La durée de thrombocytopénie et celle de neutropénie ont été significativement réduites chez les animaux greffés et les clonogènes sont normalisés à partir du 42e jour. Les aires sous la courbe des numération des plaquettes et des neutrophiles entre 0 et 30 jours ont été significativement plus élevée chez les animaux traités que chez les témoins. La greffe d'explants de MatrigelTM colonisés ou non avec des ASC chez des souris immunodéprimées a démontré une activité pro-angiogénique notable des ASC transfectées avec le plasmide Shh . Le suivi à long terme (180 à 300 jours) a confirmé une reconstitution durable dans les quatre singes greffés. Globalement cette étude suggère que la greffe de cellules souches multipotentes Shh-peut représenter une nouvelle stratégie pour la prise en charge des dommages radio-induits de la niche.

Contrairement aux mammifères, la rétine des amphibiens et des poissons croît tout au long de la vie de l'animal grâce à l'activité de cellules souches neurales présentes dans une région de neurogenèse continue appelée zone marginale ciliaire (ZMC). Leur caractérisation moléculaire et la compréhension des mécanismes qui sous-tendent leur activité et leur maintenance pourraient trouver des applications majeures dans le traitement par thérapie cellulaire des patients atteints de pathologies neurodégénératives de la rétine. Au cours de ma thèse, je me suis principalement penché sur deux problématiques majeures : quelle est l'origine ontologique de ces cellules souches adultes et comment se maintiennent-elles au cours de la rétinogenèse embryonnaire ? J'ai abordé ces deux questions via l'analyse descriptive et fonctionnelle de deux gènes, Hes1 et Hes4, identifiés dans mon laboratoire comme des marqueurs spécifiques des cellules souches rétiniennes. Ces gènes codent pour des répresseurs transcriptionnels de type bHLHO. L'étude de leur dynamique d'expression au cours du développement montre que ces gènes marquent un territoire restreint, situé initialement à la frontière entre l'épithélium pigmenté rétinien (EPR) présomptif et la rétine neurale, dont l'évolution au cours du temps suggère qu'il est à l'origine de la cohorte des cellules souches adultes. Ces résultats permettent pour la première fois de proposer que ces dernières seraient ségrégées très tôt au cours de l'embryogenèse rétinienne des cellules destinées à se différencier. Je me suis ensuite posé la question du rôle de Hes1/4 dans la maintenance de ces cellules souches présomptives. Mes expériences de gain de fonction suggèrent que ces gènes contribuent de façon autonome cellulaire (i) à les empêcher de se différencier vers un destin EPR ou neuronal, (ii) à les maintenir en prolifération et (iii) à ralentir leurs divisions. Enfin, j'ai également travaillé à positionner les gènes Hes1/4 dans le réseau de signalisation qui contrôle les cellules souches rétiniennes en étudiant leur régulation par les voies Wnt, Hedgehog et Notch. L'ensemble de mes données me permet de proposer un modèle selon lequel les facteurs Hes1/4, sous contrôle positif de la voie Wnt, permettent au cours du développement la maintenance à l'état indifférencié et en prolifération lente d'une population cellulaire destinée à former la cohorte des cellules souches adultes de la ZMC.

Les précurseurs neuraux adultes possèdent une plasticité cellulaire suggérant un rôle dans l'apparition de pathologies mais aussi un potentiel curatif inespéré. Cependant, l'emploi clinique de ces cellules nécessite une connaissance des mécanismes biologiques contrôlant leur prolifération, maturation ou spécification cellulaire. Dans cette thèse, nous avons étudié l'expression des protéines S100 A1 et B dans les cellules progénitrices d'oligodendrocytes (OPC) et les cellules souches astrocytaires. Nous avons démontré que <br />1) toutes les cellules gliales expriment précocement la S100A1 alors que la S100B est liée à leur maturation <br />2) la S100B régule la maturation des OPC <br />3) les cellules souches astrocytaires adultes sont maintenues dans un stade de développement immature (S100B-) grâce à l'EGF, afin de conserver leurs propriétés germinales.<br />Ces résultats démontrent un lien entre les protéines S100A1/B, la maturation des cellules gliales et leurs propriétés de différenciation cellulaire.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biologie, Médecine, Santé. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Nantes : 2008. / Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Odontologie. Biomatériaux : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Neuroimmunologie : Nantes : 2007. / Bibliogr.