L'atrophie musculaire bulbo-spinale (SBMA) est une dégénérescence lente et progressive des motoneurones causée par l'élongation du triplet nucléotidique (CAG) dans le gène codant pour le récepteur aux androgènes (RA) localisé sur le chromosome X. Dans la SBMA, ce récepteur à extension polyglutaminique (polyQ) pathogène s'accumule de manière ligand dépendante dans le cytoplasme sous forme d'agrégats mais également dans le noyau y créant des corps d'inclusions nucléaires considérés comme la marque identitaire histologique, dont le caractère cytotoxique est aujourd'hui remis en question. Nous avons développé un modèle SBMA in vitro basé sur l'expression inductible d'un RA51Q dans la lignée hybride NSC34, qui est comparé au modèle normal NSC34 exprimant un RA contenant 20Q. Nous avons démontré que l'expression du RA51Q entraîne une diminution de la viabilité ainsi qu'une altération de la croissance neuritique sans formation d'agrégats insolubles dans le noyau ou le cytoplasme des cellules. Le RA en tant que membre de la superfamille des récepteurs nucléaires est un facteur de transcription mais peut également induire des voies de signalisation non génomiques via sa localisation membranaire. Après avoir montré une localisation du RA20Q et du RA51Q dans les « lipid rafts », nous avons corrélé la diminution de la viabilité et de la pousse neuritique induite par le RA51Q à une altération de la signalisation cellulaire non génomique. Les résultats obtenus mettent en évidence une dérégulation des voies de signalisation PI3K/Akt et JNK/c-jun induite par l'expression du RA muté dans notre modèle SBMA. / Spinal Bulbar Muscular Atrophy (SBMA) is a progressive inherited motoneuron disease caused by the expansion of a trinucleotide (CAG) repeat in the gene coding for the androgen receptor (AR) located on the X chromosome. This rare disease causes muscle weaknesses, hypotonia, hyporeflexia, fasciculations of facial muscles in male patients. The androgen-dependent formation of cytoplasmic aggregates and nuclear inclusions are pathological hallmarks of this polyglutamine disease but their potential neurotoxicity is still under debate. We developed a SBMA model based on a doxycycline-inducible AR51Q expression system in the NSC34 hybrid cell line. We have shown that the expression of the mutated AR leads to a reduced viability and to an alteration of neurite outgrowth compared to cells expressing the normal AR20Q. The AR belongs to the nuclear receptor superfamily of transcription factors. However, recent data have put in evidence a membrane localization of AR initiating non-genomic signaling pathways. Because we have not observed insoluble aggregates, reduced viability and neurite outgrowth could not be correlated to AR aggregation. We hypothesized that motoneuron death is not only due to aggregate formation but also to the alteration of AR signaling pathways. We focused on a correlation between the AR localization in lipid rafts and the observed phenotypes. Our results highlight the deregulation of PI3K/Akt and JNK/c-jun signaling pathways induced by the expression of AR51Q in our SBMA model.

La croissance neuritique est un mécanisme complexe qui fait toujours l'objet d'intenses investigations. Les donnés actuelles ont permis de mettre en évidence l'implication de trois mécanismes principaux dans la croissance neuritique : i) la dynamique du cytosquelette, ii) le trafic intracellulaire et l'apport membranaire au niveau du cône de croissance et iii) la signalisation cellulaire, principalement via la voie MAPK-ERK1/2, qui abouti à la régulation de la transcription.La PLD1 et son produit l'acide phosphatidique semblent être au centre de voies majeures impliquées dans le développement neuronal. Mes travaux ont permis d'approfondir nos connaissances sur le rôle cellulaire de la PLD1 au cours de la croissance neuritique. J'ai montré que la PLD1 en collaboration avec la kinase RSK2 régule la fusion des vésicules positives pour Ti-VAMP/VAMP7 au cours de la croissance neuritique. D'autre part, j'ai établi que la PLD1 joue un rôle important dans le maintien de la signalisation endosomale de la voie MAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induite par les neurotrophines. J'ai également montré que la PLD1 régule l'activation de mTOR/p70S6K en réponse au BDNF. La dérégulation des voies MAPK-ERK1/2 et mTOR/p70-S6K pourraient être à la base de la réduction de l'arborisation dendritique et de la maturation des épines dendritique observée dans les neurones corticaux Pld1-/- en culture. En plus de l'implication de RSK2 dans la régulation de la PLD1, j'ai également montré que la PLD1 régule l'activation de RSK2 en réponse aux neurotrophines, probablement via une boucle de rétrocontrôle. Ainsi les donnés obtenus suggèrent un lien fort entre les deux protéines au cours du développement neuronal. A la lumière de ces donnés, un dysfonctionnement de ce mécanisme pourrait expliquer le retard mental observé chez les patients atteints du syndrome de Coffin-Lowry causé par la perte de l'activité kinase de RSK2. D'autre part, les résultats obtenus suggerent un rôle de la PLD1 dans l'exocytose des vésicules.

La croissance neuritique est un mécanisme complexe qui fait toujours l’objet d’intenses investigations. Les donnés actuelles ont permis de mettre en évidence l’implication de trois mécanismes principaux dans la croissance neuritique : i) la dynamique du cytosquelette, ii) le trafic intracellulaire et l’apport membranaire au niveau du cône de croissance et iii) la signalisation cellulaire, principalement via la voie MAPK-ERK1/2, qui abouti à la régulation de la transcription.La PLD1 et son produit l’acide phosphatidique semblent être au centre de voies majeures impliquées dans le développement neuronal. Mes travaux ont permis d’approfondir nos connaissances sur le rôle cellulaire de la PLD1 au cours de la croissance neuritique. J’ai montré que la PLD1 en collaboration avec la kinase RSK2 régule la fusion des vésicules positives pour Ti-VAMP/VAMP7 au cours de la croissance neuritique. D’autre part, j’ai établi que la PLD1 joue un rôle important dans le maintien de la signalisation endosomale de la voie MAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induite par les neurotrophines. J’ai également montré que la PLD1 régule l’activation de mTOR/p70S6K en réponse au BDNF. La dérégulation des voies MAPK-ERK1/2 et mTOR/p70-S6K pourraient être à la base de la réduction de l’arborisation dendritique et de la maturation des épines dendritique observée dans les neurones corticaux Pld1-/- en culture. En plus de l’implication de RSK2 dans la régulation de la PLD1, j’ai également montré que la PLD1 régule l’activation de RSK2 en réponse aux neurotrophines, probablement via une boucle de rétrocontrôle. Ainsi les donnés obtenus suggèrent un lien fort entre les deux protéines au cours du développement neuronal. A la lumière de ces donnés, un dysfonctionnement de ce mécanisme pourrait expliquer le retard mental observé chez les patients atteints du syndrome de Coffin-Lowry causé par la perte de l’activité kinase de RSK2. D’autre part, les résultats obtenus suggerent un rôle de la PLD1 dans l’exocytose des vésicules. / Neurite outgrowth is a complex mechanism that is still the subject of intense investigation. Current given helped to highlight the involvement of three main mechanisms in neurite growth : i) the dynamics of the cytoskeleton, ii) the intracellular membrane trafficking and membrane supply at the growth cone and iii) cell signaling , mainly via the MAPK-ERK1 / 2, which resulted in the regulation of transcription. The PLD1 and its product the phosphatidic acid (PA) appear to be at the center of the major pathways involved in neuronal development. My work has deepened our understanding of the cellular role of PLD1 during neurite outgrowth. I showed that PLD1 together with the protein kinase RSK2 regulates the fusion of vesicles positive for Ti-VAMP/VAMP7 during neurite outgrowth. On the other hand, I have determined that PLD1 plays an important role in maintaining the endosomal signaling pathwayMAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induced by neurotrophin. I also showed that PLD1 regulates the activation of mTOR/p70S6K in response to BDNF. Deregulation of MAP -ERK1 / 2 and mTOR/p70-S6K pathways could be the basis for the reduction of dendritic arborization and maturation of dendritic spines observed in cortical neurons Pld1-/- culture. In addition to the involvement of RSK2 in the regulation of PLD1, I also showed that PLD1 regulates RSK2 activation in response to neurotrophin, possibly via a feedback loop. Thus given obtained suggest a strong link between the two proteins during neuronal development. In the light of these data, alteration of this mechanism could explain the mental retardation observed in patients with Coffin -Lowry syndrome caused by loss of the kinase activity of RSK2. On the other hand, our results suggest a role for PLD1 in exocytosis of vesicles.

Les métalloproteases matricielles (MMPs) appartiennent à une famille d'endopéptidases dépendantes du zinc, présentent sous forme secrétée ou membranaire (MT-MMP) et qui jouent un rôle fondamental dans la signalisation cellulaire. L'activité des MMPs est régulée par leur inhibiteurs endogènes, les inhibiteurs tissulaires des MMPs (TIMPs). Le système MMP/TIMP régule les interactions cellule-cellule et cellule-matrice extra cellulaire et module la motilité cellulaire par clivage protéolytique des composants de la matrice extra cellulaire aussi bien lors de processus physiologiques que dans des situations pathologiques.Dans un premier temps, nous avons mis en évidence le rôle de TIMP-1 dans la modulation de la croissance neuritique et la morphologie neuronale, via l'inhibition de MMP-2 et non de MMP-9. souches de la muqueuse olfactive (OE-MSCs). Nous montrons dans cette étude que les gélatinases MMP-2 et MMP-9 ainsi que la MMP membranaire MT1-MMP, sont impliquées dans la migration des OE-MSCs. Nous montrons également que les gélatinases sont probablement impliquées dans les propriétés neurotrophiques des OE-MSCs et des cellules engainantes olfactives.L'ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments fondamentaux, dans la compréhension du rôle du système MMP/TIMP dans les processus post-lésionnels qui ont lieu au sein du système nerveux central. / The matrix metalloproteinases (MMPs) belong to a growing family of Zn2+-dependent endopeptidases, secreted or membrane-bound (MT-MMP), which play a fundamental role in the cell signalling. The activity of the MMPs is regulated by their endogenous inhibitors, the tissue inhibitors of MMPs (TIMPs). The MMP / TIMP system regulates the cell-cell and cell-extracellular matrix interactions and modulates the cellular motility through the cleavage of protein components of the extracellular matrix, as well during physiological and pathological conditions.Our results suggest that TIMP-1 is implicated in the modulation of the neurite outgrowth and morphology of cortical neurons through the inhibition at least in part, of MMP-2 and not MMP-9. Afterward, we study of the system MMP / TIMP in the migration of the stem cells of olfactory ectomesenchymal stem cells (OE-MSCs). We show that gelatinases MMP-2 and MMP-9 as well as MT1-MMP, are involved in OE-MSCs migration. We also show that gelatinases are probably involved in neurotrophic properties of the OE-MSCs and olfactory ensheathing cells.Altogether, these results provide new evidences on the role of MMP/TIMP system in central nervous system post-lesional processes.