L’épididyme est un organe complexe impliqué dans la maturation des spermatozoïdes et l’acquisition de leur pouvoir fécondant. Il possède plusieurs régions présentant toutes, différents profils d’expression génique. Le gène de la DCXR (Dicarbonyle L-xylulose réductase) retrouvé chez plusieurs espèces est fortement conservé au cours de l’évolution. Il code pour une protéine impliquée dans différents processus biologiques dont la voie métabolique énergétique de dégradation de l’inositol. DCXR est exprimée dans l’épididyme chez certaines espèces étudiées (souris, hamster, singe, humain). Chez l’homme, la protéine présente sur les spermatozoïdes est impliquée dans leur liaison à l’ovocyte et son absence sur les spermatozoïdes a été corrélée avec des cas d’infertilité idiopathique. Nous avons émis l’hypothèse que, d’une part la conservation de la séquence du gène de la DCXR entre les espèces permet un maintien de son rôle dans l’interaction entre les gamètes chez ces différentes espèces. D’autre part, la séquence de la protéine DCXR contient des domaines qui lui confèrent ses différentes fonctions. Nous avons basé nos recherches sur les modèles murin, humain et bovin. La possibilité de quantifier l’infertilité du taureau, en fait un modèle de choix pour l’étude des protéines impliquées dans la fécondation. Nous rapportons ici, l’identification de la DCXR dans l’épididyme de taureau. La protéine bovine est fortement exprimée dans l’épididyme, mais présente des différences d’expression et de localisation par rapport au modèle humain. Nous démontrons, dans l’épididyme, l’expression des gènes des enzymes de la voie de dégradation de l’inositol. L’activité enzymatique xylitol déshydrogénase mesurable en présence de la DCXR recombinante ou du fluide épididymaire, suggère un rôle de la DCXR dans le maintien du bilan énergétique via la voie de dégradation de l’inositol. Par induction de mutations ponctuelles dans la DCXR d’origine humaine nous avons mis en évidence les régions impliquées dans le pouvoir enzymatique de la protéine, mais l’impact sur la propriété de liaison à la zone pellucide de l’ovocyte n’a pas pu être vérifié. De même, l’incidence de la délétion génique de DCXR n’a pu être étudiée. Nos résultats suggèrent une différence dans le rôle de la DCXR en fonction de l’espèce malgré la présence d’une forte homologie de séquence. / The epididymis is a complex organ involved in spermatozoa maturation and acquisition of their fertilization abilities. The epididymis is segmented in different regions with specific gene expression patterns. DCXR gene, found in many species, is highly conserved during the evolution. The DCXR protein is involved in different biological processes of which, the inositol degradation energetic pathway. DCXR is highly expressed in the epididymis of studied species (mouse, hamster, monkey, human). In human, DCXR protein is found on the spermatozoa and is important for the binding of spermatozoa to the oocyte. The lack of this protein has been correlated with idiopathic infertility cases. We hypothesized that the high sequence homology of DCXR between species is associated with functionally conserved properties of the protein in mediating sperm-oocyte binding. We further hypothesized that the DCXR protein sequence contains specific functional domains that permit its multiple biological roles. We used the murine, human and bovine models for our studies. Bovine is a model in which the fertility can be quantified, what makes it interesting for the study of protein involved in fertilization. We report here the identification of DCXR in bull epididymis. The protein is highly expressed in the epididymis but shows expression and localization differences with the human counterpart. In the bovine epididymis, we identify the gene expression of enzymes involved in the inositol degradation metabolic pathway. The recombinant DCXR protein and the epididymis fluids xylitol dehydrogenase enzymatic activity, suggest the involvement of the protein in energy production by means of the inositol degradations pathway. By point mutations induction in the human DCXR, we revealed the protein domains involved in its enzymatic properties. Preliminary experiments did not conclusively demonstrate a role for DCXR during sperm-zona pellucida binding and a pilot test to create a DCXR-null animal model was unsatisfactory. Therefore, future research should focus on elucidating the function of this protein on male reproductive function. All together our results suggest a difference in the role of DCXR depending on the species studied.

Le vieillissement de la peau est la résultante du chrono et du photo-vieillissement qui partagent des changements moléculaires incluant les modifications des protéines telles que la glycation. La glycation se produit lorsque le glucose ou ses dérivés dicarbonylés, le glyoxal et de méthylglyoxal, réagissent avec les protéines conduisant à la formation de produits de glycation avancée (AGE). Le but de ces travaux est de mieux comprendre le rôle des glyoxalases dans la détoxification des dicarbonyles et dans la protection des protéines au cours du vieillissement de la peau. Afin de comprendre la régulation du systeme dans la peau humaine pendant le chono et le photo-vieillissement, des coupes de peau de donneurs jeunes et âgées ont été analysées par immunohistochimie. Le système des glyoxalase, glyoxalase 1 (GLO1) et glyoxalase 2 (Glo2), et AGE ont été localisés et détectés dans les échantillons de peau. Pour comprendre le rôle des GLO en réponse au stress dicarbonyle, des kéartinocytes HaCaT ont été soumise à un stress dicarbonyle de 24h et l'expression et les activités des glyoxalases ont été déterminées. Enfin, des études protéomiques ont été réalisées sur des cellules HaCaT surexprimant Glo2 ou inhibant GLO1 et nous sommes en train d'identifier des protéines cibles des carboxymethyllysines. Nos résultats montrent que le système des glyoxalases est présent dans la peau en particulier dans les cellules basales et est capable de protéger les protéines cellulaires contre les dommages oxydatifs. Nous espérons que notre étude peut contribuer à comprendre le rôle des glyoxalases dans la maintenance protéique qui est un élément clé de l'homéostasie cellulaire au cours du vieillissement. / Skin aging is the result of intrinsic and photo-aging, due to UV exposure, that both share important molecular features including alterations of proteins such as glycation. Glycation occurs when glucose or its derivates the dicarbonyl compounds glyoxal and methylglyoxal react with proteins leading to the formation of advanced glycation endproducts (AGE). The aim of this work is to better understand the role of glyoxalases in the detoxification of dicarbonyls and in the protection of keratinocyte’s proteins during skin aging.In order to understand glyoxalases regulation in human skin during intrinsic and photo-aging, skin sections from young and old donors were analysed by immunohistochemistry. The glyoxalase system, glyoxalase 1 (Glo1) and glyoxalase 2 (Glo2), and AGE were localized and detected in the skin samples. To understand the role of glyoxalases in response to dicarbonyl stress, HaCaT keratinocytes were subjected to a 24h dicarbonyl stress and the expression and activities of glyoxalases were determined. HaCaT cells silenced for Glo1 or overexpressing Glo2 were developed and were used in proteomic studies to identify target proteins preferentially glycated by dicarbonyl compounds.Finally, proteomic studies were performed on cellular clones overexpressing Glo2 or inhibiting Glo1 and we are currently identifying proteins targets for carboxymethyllysine modifications.Our results show that glyoxalase system is present in skin especially in the basal cells and is able to protect cellular proteins against oxidative damages. We expect that our study may contribute to decipher the role of glyoxalases in protein maintenance, which is a key element of cellular homeostasis during aging.