La morphogenèse épithéliale est essentielle à la formation des organes. J'utilise le follicule ovarien de Drosophila comme modèle d'étude de l’aplatissement des cellules. Un follicule est composé de cellules germinales en croissance entourées d'une monocouche de cellules épithéliales cuboïdes. À un stade de développement spécifique, une part de ces cellules s'aplatit en suivant une vague régulée. Cet aplatissement est en partie contrôlé par un gradient de pression provenant d’un groupe de cellules germinales (les cellules nourricières). Toutes les cellules germinales sont connectées via des ponts cytoplasmiques. Cette thèse étudie les mécanismes conduisant à la génération du gradient de pression, et à la modulation moléculaire induite par cette force mécanique pour permettre l'aplatissement. J'ai montré que le nombre et le diamètre des ponts cytoplasmiques influaient sur la pression. En utilisant des reconstructions tridimensionnelles de follicules, j’ai étudié le rôle de la croissance différentielle des cellules nourricières en mesurant le changement de volume des cellules germinales lors de l'aplatissement des cellules. Enfin, j’ai cherché le mécanisme moléculaire conduisant à l’aplatissement des cellules et influencé par un stimulus mécanique à partir de la pression germinale, en proposant un rôle de la voie Hippo dans ce processus. En conclusion, nous proposons que la croissance des cellules germinales influe de manière mécanique et génétique sur les cellules épithéliales pour permettre l’élongation, et donc l'acquisition de la forme finale du follicule. / Epithelial morphogenesis is essential for organ formation. I use the Drosophila ovarian follicle as a model for studying cell flattening. A follicle is composed of growing germ cells surrounded by a monolayer of cuboidal epithelial cells. At a specific stage of development, some of these cells flatten out following a regulated wave. This flattening is partly controlled by a pressure gradient from part of the germ cells (the nurse cells). All germ cells are connected via cytoplasmic bridges. This thesis studies the mechanisms leading to the generation of the gradient of pressure, and to the molecular modulation induced by this mechanical force to allow flattening. I have shown that the number and diameter of cytoplasmic bridges affect the pressure. Using three-dimensional reconstructions of follicles, I studied the role of differential growth of nurse cells by measuring the change in germ cell volume during epithelial cell flattening. Finally, I looked for the molecular mechanism leading to the flattening and influenced by a mechanical stimulus from the germinal pressure, supporting a role of the Hippo pathway in this process. In conclusion, we propose that germ cell growth mechanically and genetically influences epithelial cells to allow elongation, and thus the acquisition of the final form of the follicle.

S'il est de plus en plus évident que le sommeil joue un rôle crucial dans la consolidation de la mémoire, nous ne connaissons toujours pas le rôle exact joué par le sommeil lors de ce processus. L'objectif de ma thèse a été de mieux comprendre les interactions sommeil/mémoire. Pour cela, nous avons choisi d'étudier chez la drosophile l'effet de courtes privations de sommeil sur la consolidation de la mémoire aversive olfactive. Nous avons utilisé un protocole de conditionnement pavlovien qui permet aux drosophiles d'associer une odeur à des chocs électriques. En fonction du conditionnement qui est réalisé, deux types de mémoires consolidées peuvent être formées: la Mémoire Résistante à l'Anesthésie (MRA) et la Mémoire à Long Terme (MLT). Contrairement à la MRA, la MLT dont la formation est dépendante d'une néo synthèse protéique est couteuse en énergie. Les résultats obtenus démontrent que MRA et MLT sont toutes deux affectées par de courtes privation de sommeil, mais qu'elles deviennent insensibles à de telles privations si le test mnésique est réalisé en fin de journée. Ces résultats mettent à jour : i) une interaction fonctionnelle entre les étapes de consolidation et de rappel mnésiques, et ii) l'influence de facteurs circadiens sur la sensibilité de la mémoire aux privations de sommeil. De plus, mes résultats montrent qu'une privation de sommeil ayant lieu juste après le conditionnement exerce un effet bénéfique sur la consolidation de la mémoire. Ce travail met donc en évidence la corrélation complexe qui existe entre le rythme circadien, le sommeil, et les étapes de consolidation et de rappel des mémoires consolidées

Chez les eucaryotes, la transcription est réalisée en plusieurs étapes. Différents facteurs contrôlent ces étapes en apportant des modifications post-traductionnelles à l'ARN polymérase II, en modulant son activité catalytique ou en modifiant l'état et l'accessibilité de la chromatine. Plusieurs exemples chez la levure et les mammifères montrent que les kinases des voies de signalisation MAP-kinase peuvent contrôler directement les étapes de la transcription en se fixant sur la chromatine. Les étapes de pré-initiation et d'initiation de la transcription ont longtemps été considérées comme les plus importantes pour le contrôle de l'expression des gènes. Mais le contrôle de la pause de l'ARN polymérase II au début de l'élongation est lui aussi primordial. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé aux relations fonctionnelles entre le facteur chromatinien Corto, la MAP kinase ERK et le facteur d'élongation de la transcription Elongin. J'ai montré que ERK, une de ses protéines d'échafaudage MP1 et Corto forment un complexe chromatinien qui régule le développement des tissus de l'aile. Corto interagissant avec des protéines des groupes Polycomb et Trithorax, ce complexe pourrait être impliqué dans un mécanisme de reprogrammation de l'expression de gènes en réponse à l'activation de ERK. Mes travaux ont aussi mis en évidence un rôle du complexe Elongin, en interaction avec Corto, au cours du développement des tissus de l'aile. Corto et Elongin participeraient à la régulation transcriptionnelle de rhomboïd, un gène clé du développement des tissus de l'aile. Enfin, j'ai entrepris l'étude du rôle de l'interaction entre Corto et certains ARN, dont l'ARN codant la protéine MP1.

L'importance des activités protéolytiques associées à la membrane plasmique dans divers processus biologiques fondamentaux est de mieux en mieux définie. Les protéases de la famille ADAM (A Disintegrin and Metalloprotease), et ADAM10 en particulier, ont suscité un intérêt tout particulier du fait de l'importance de leurs substrats (récepteur de l'EGF, TNFα, Notch, APP...). Néanmoins, peu d'études se sont intéressées aux mécanismes régulant le trafic d'ADAM10.Les tétraspanines sont une super-famille de protéines de surface impliquées dans de nombreux processus biologiques fondamentaux parmi lesquels la migration, les interactions intercellulaires, la réponse immunitaire, la fusion des gamètes... L'une des caractéristiques majeure des tétraspanines est leur capacité à organiser un réseau d'interactions moléculaires appelé le " tetraspanin web ". De précédentes études menées dans le laboratoire ont montré qu'ADAM10 est associé au " tetraspanin web ". Néanmoins, la tétraspanine en interaction directe avec ADAM10 permettant son association au réseau n'est pas encore connue. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la régulation d'ADAM10 par les tétraspanines. Nous avons ainsi pu identifier une sous-famille de tétraspanines à 8 cystéines, les TspanC8 (Tspan5, Tspan10, Tspan14, Tspan15, Tspan17 et Tspan33), comme étant capables d'interagir directement avec ADAM10 et de réguler sa sortie du réticulum endoplasmique. Nous avons montré que Tspan5, Tspan14, Tspan15 et Tspan33 sont capables de réguler l'expression de surface d'ADAM10 et que Tspan10 et Tspan17 entrainent l'accumulation d'ADAM10 dans un compartiment endosomal tardif. Les TspanC8 pourraient également contribuer à la régulation de la spécificité de substrat d'ADAM10 puisque nous avons montré que l'expression des TspanC8 humaines Tspan5 et Tspan14 augmente l'activation de la voie Notch alors que Tspan15 n'a pas d'effet. Par ailleurs, les TspanC8 de Drosophile sont capables d'interagir directement avec Kuzbanian (l'orthologue d'ADAM10), permettent son accumulation à la surface cellulaire et régulent l'activation de la voie Notch dans différents contextes développementaux. Nous proposons que les TspanC8 soient une nouvelle famille de protéines ayant une fonction très conservée dans la régulation de l'activité et du trafic d'ADAM10, capables de réguler l'activation de la voie Notch.

La voie de signalisation Notch est une voie de signalisation conservée et primordiale aussi bien pour le développement des métazoaires que la maintenance de leurs tissus adultes. L'ubiquitine ligase Mind bomb1 (Mib1) est nécessaire à l'activation du récepteur Notch et contrôle l'ubiquitination et l'endocytose des ligands DLS (Delta/Serrate/Lag-2) de Notch. Afin d'identifier de nouveaux régulateurs de la signalisation des ligands DSL chez la drosophile, j'ai réalisé un crible modificateur sur un phénotype d'aile induit par des pertes partielles d'activité mib1. Une collection de lignées GS (Gene Search), permettant l'expression ectopique des gènes adjacents à leur point d'insertion, a permis d'identifier deux interacteurs génétiques de mib1 : α4GT1 et Hsc70-4. Hsc70-4 est un régulateur de la dynamique du manteau de clathrin dont la fonction dans la signalisation Notch et l'endocytose des ligands DSL n'a pas encore été analysée. α4GT1 est une α1,4- Nacétylgalactosaminyltranferase impliquée dans la voie de biosynthèse des glycosphingolipides (GSLs). L'obtention d'allèles mutants de cette enzyme a révélé qu'elle n'était pas essentielle à la signalisation Notch. En revanche, sa surexpression restaure le trafic des ligands DSL dans des contextes de pertes partielles d'activité ubiquitine ligase. Des analyses génétiques et biochimiques ont permis de montrer que cette fonction d'α4GT1 dans la signalisation Notch nécessite la synthèse d'un glycosphingolipide (GSL) particulier, N5, produit par α4GT1. L'identification d'un motif conservé d'interaction avec les GSLs dans le domaine Nterminal de Delta et Serrate suggère une interaction directe entre ces ligands et les GSLs.

La reproduction sexuée implique une différentiation extrême des gamètes qui s'accompagne de profonds remaniements des chromosomes parentaux. Au moment de la fécondation, ces chromosomes doivent être rendus compétents pour la formation du premier noyau zygotique. Au cours de ma thèse, j'ai étudié l'importance fonctionnelle de plusieurs voies moléculaires paternelles et maternelles participant à cette étape chez la drosophile. Le complexe HIRA est impliqué dans l'assemblage de nucléosomes dans le pronoyau mâle à la fécondation. J'ai décrit le rôle de HIRA et de son partenaire Yemanucléine-α dans cette voie. J'ai caractérisé plus finement ce complexe en étudiant son rôle somatique dans l'assemblage des nucléosomes et son implication dans la stabilité de l'hétérochromatine, améliorant notre compréhension des besoins biologiques qui conditionnent sa conservation et son évolution. Je me suis aussi intéressé à diverses situations affectant l'intégrité des chromosomes parentaux à la fécondation. (1) J'ai décrit les conséquences catastrophiques pour la méiose femelle de l'expression naturelle d'un transposon à travers l'étude d'un cas de dysgénésie hybride. (2) J'ai contribué à montrer que la protéine K81 est essentielle pour la protection des télomères dans les chromosomes paternels au cours de la spermatogénèse. (3) J'ai participé à caractériser les conséquences pour les chromosomes paternels de l'incompatibilité cytoplasmique induite par la bactérie Wolbachia. Ensemble, ces travaux soulignent les particularités des chromosomes parentaux à la fécondation et aident à cerner l'importance des voies maternelles et paternelles dans leur intégration dans le premier noyau du zygote

Les mitochondries possèdent leur propre matériel génétique (ADN mitochondrial ou ADNmt) qui code pour des peptides interagissant avec ceux codés par l'ADN nucléaire pour former les complexes du système de transport des électrons (ETS) ainsi que l'ATP synthase qui participent au processus de phosphorylation oxydative (OXPHOS). Il a été suggéré que la sélection sur l'ADNmt peut mener à des haplotypes adaptés à différents environnements. Dans cette thèse, Drosophila simulans a été choisie pour examiner le potentiel adaptatif des divergences de l'ADN mitochondrial. Cette espèce présente trois haplogroupes (siII, siII et siIII) subdivisés avec approximativement 3% de divergences inter-haplogroupes mais n'ayant aucune subdivision nucléaire observée au niveau des loci codés par l'ADN nucléaire. Le principal objectif de ce travail était d'examiner le rôle de l'ADN mitochondrial sur l'établissement de caractères phénotypiques tel que le métabolisme mitochondrial des haplotypes siII et silll de Drosophila simulans et de déterminer le potentiel adaptatif des divergences du génome mitochondrial sur les propriétés fonctionnelles des mitochondries en fonction des variations de température. Le premier objectif était d'identifier les différences au niveau des performances mitochondriales et de la thermosensibilité associées à la divergence des mitotypes sill et silll de Drosophila simulans en évaluant l'activité des différentes enzymes de l'ETS à quatre températures différentes grâce à une approche in vitro (isolations mitochondriales). Nous avons montré que les différentes enzymes de l'ETS ont différentes thermosensibilités, ce qui peut mener à une distribution différente du contrôle de la respiration par les composantes de l'ETS et par les déshydrogénases en amont de l'ETS à différentes températures. Par exemple, nous avons détecté un excès apparent au niveau du complexe IV d'environ 604% et 613% pour sill et silll respectivement, mais seulement à basse température (12°C), ce qui nous a amené à penser que cela était dû à un dysfonctionnement des déshydrogénases à basse température. Le second volet de cette thèse reprenait les mêmes objectifs que le premier. Cependant, pour ce chapitre, une nouvelle méthode (approche in situ) a été développée sur des fibres musculaires perméabilisées en utilisant un protocole en respirométrie à haute résolution. Nous avons montré, et ce pour la première fois, que l'approche in situ est très appropriée pour évaluer les performances mitochondriales chez des invertébrés et serait même plus pertinente que l'approche in vitro. De plus hautes capacités catalytiques des complexes de l'ETS ont été détectées à 24°C pour le mitotype siII. Cette capacité catalytique plus élevée pour siII peut lui donner un avantage en termes d'intensité du métabolisme aérobie, d'endurance, ou des deux si l'intensité de l'exercice qui peut être effectué au niveau aérobique est dictée par la capacité aérobique du tissu. De plus, les résultats obtenus sur la thermosensibilité ont montré que même si la température affecte les capacités catalytiques des différentes enzymes de l'ETS, les mitotypes sill et silll ont une grande tolérance aux variations de température. Le troisième volet de cette thèse se concentrait sur l'évaluation du potentiel adaptatif des divergences de l'ADNmt aux quatre températures déjà testées dans les chapitres précédents en utilisant des introgressions. Les performances mitochondriales des haplotypes ainsi créés (sill-introgressé et siIII-contrôle) ont ensuite été mesurée avec l'approche in situ. Nos résultats ont montré que les capacités catalytiques des différentes enzymes de l'ETS dans les organismes introgressés (sill-introgressé) étaient quasiment similaires à celles détectées dans le mitotype sill, du moins à 24°C. De plus, les différences entre sill et silll détectées à 24°C dans le second volet se retrouvent aussi entre sill-introgressé et siIII-contrôle, dénotant que les propriétés fonctionnelles des mitochondries sont principalement conférées par l'ADN mitochondrial. Cependant, l'impact de la température divergeait entre sill-introgressé et silIl-contrôle, principalement au niveau de l'excès apparent de COX à 12°C (excès d'environ 193% pour silIl-contrôle, mais pas d'excès pour sill-introgressé) et au niveau des coefficients de température (Q10) mesurés entre 12 et 18°C. Il est donc possible que les interactions entre ADN nucléaire et ADN mitochondrial soient nécessaires pour permettre aux organismes de faire face aux variations de température. C'est, selon nos connaissances, l'une des premières démonstrations claires du potentiel adaptatif de différents ADNmt sur les propriétés fonctionnelles des mitochondries. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : respiration mitochondriale, système de transport des électrons, interactions mitonucléaires, ADNmt, température.

ATAD3A est une protéine de la famille des AAA-ATPase (ATPases Associés à diverse Activités cellulaires) spécifique des eucaryotes multicellulaires (1). Au laboratoire, la protéine ATAD3A avait été identifiée comme étant une cible spécifique d'interaction calcium-dépendante de la protéine S100B (2). Chez les hominidés, il existe un deuxième membre de la famille ATAD3, la protéine mitochondriale ATAD3B. L'objectif de ma thèse a été de résoudre la topologie mitochondriale d'ATAD3A et d'ATAD3B et d'étudier leurs fonctions et interactions. Nous avons montré que ces deux protéines sont ancrées dans la membrane interne des mitochondries aux zones de contact avec la membrane externe et qu'elles forment des complexes hexamèriques. Nous avons ensuite mise en évidence l'expression spécifique d'ATAD3B dans les cellules embryonnaires humaines et sa réexpression dans les iPS et certaines lignées cancéreuses. Des expériences complémentaires ont été réalisées à l'aide de l'invalidation et de l'expression de mutants dominants-négatifs dans la lignée de cancer de poumon, H1299. Nos résultats suggèrent qu'ATAD3B interagit et forme des hétéro-oligomères avec ATAD3A. ATAD3B sembleraient alors agir entant que dominant-négatif d'ATAD3A. Afin de mieux comprendre la fonction d'ATAD3A in vivo, nous avons développé des modèles chez la Drosophile dont les études démontrent qu'ATAD3A est requis pour la croissance cellulaire et le développement de l'organisme. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29)

Les éléments transposables sont des composants majeurs de la plupart des génomes, et leur impact sur l'évolution des génomes est maintenant bien documenté. Cependant, la manière par laquelle ils participent au transcriptome n'est pas encore clairement établie. En utilisant le génome séquencé de Drosophila melanogaster et les bibliothèques d'EST, nous avons déterminé les insertions d'éléments transposables qui sont transcrites sans équivoque, ainsi que leur localisation dans le génome séquencé de D.melanogaster. Nous montrons que la plupart des familles d'éléments transposables sont transcrites, et nous identifions spécifiquement 69 insertions d'éléments transposables exprimés, dont la moitié réside dans des gènes, la plupart dans des introns et des régions régulatrices 5'UTR.

L’asymétrie Droite-Gauche (DG) est responsable de l’empaquetage et l’enroulement stéréotypé des organes internes au cours du développement. Chez la Drosophile, l’intestin postérieur adulte (AHG) se développe asymétriquement selon l’axe DG en formant une boucle dextrale. Comme pour tous les organes asymétriques DG de la Drosophile, la mise en place de l’axe DG nécessite l’expression de la myosine non conventionnelle de type I : MyoID. Cette myosine se lie à la DE-Cadherine au niveau des jonctions adhérentes (AJ) pour mettre en place l’axe DG, mais le mécanisme moléculaire qui transforme la chiralité de MyoID en une morphogenèse asymétrique DG est totalement inconnu. Le AHG est un long tube situé au milieu de l’abdomen, qui présente une boucle dextrale dans sa partie proximale. Il se développe à partir d’un groupe de progéniteurs formés de deux populations de cellules : H1 et H2. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que MyoID contrôle la formation de la boucle dextrale du AHG grâce à son interaction avec la cadhérine atypique Dachsous dans les cellules H1. De plus, nous avons pu mettre en évidence que la signalisation Dachsous-Fat est activée à travers les cellules H2 entrainant leur polarisation du coté droit, et ainsi formant l’enroulement du AHG. Les cellules H1 sont transitoires, elles disparaissent lors des premières heures de la métamorphose. Cependant, l’information dextrale générée dans les cellules H1 perdure dans les cellules H2 grâce à l’action coordonnée des composants de la polarité planaire. Nous montrons que la polarité planaire contrôle l’établissement de l’asymétrie DG en aval de MyoID, en transmettant l’information DG dans le AHG. / Stereotyped left right (LR) asymmetry ensures proper looping of internal organs. In Drosophila, the adult hindgut (AHG) has a clear stereotypical dextral loop and, like all LR asymmetric organs, require MyoID for correct orientation. MyoID is an unconventional myosin type I that binds to DE-Cadherin, this association is required for proper LR establishment; however the mechanism that translates MyoID chirality into proper morphogenesis remains unknown. The AHG is a long tube coiled dextrally and located in the middle of the abdominal region. It develops from a cluster of progenitors containing two different populations of cells, H1 and H2. Here, we show that MyoID controls the AHG dextral loop by binding to the atypical cadherin Dachsous in H1 cells. Further, Ds-Fat signaling propagates towards the H2 cells which in turn become polarized towards the right and consequently loop. H1 is a transient population of cells that wear off in the first hours of metamorphosis; nevertheless the dextral information generated in H1 is maintained in H2 cells due to the cooperative action of PCP components. We demonstrate that the molecular basis of the LR establishment downstream of MyoID action lies in the PCP system, which has a double role transmitting and maintaining a dextral signal in the AHG. Thus, we provide for the first time a link in L/R morphogenesis between Drosophila and vertebrates in which PCP mutants result in L/R defects. Furthermore, in our attempts to better understand the evolution of L/R morphogenesis we found the recently co-Appearance of a myoID cis-Regulatory element and the AHG dextral loop, during Drosophila evolution, suggesting that changes in myoID express.