Les êtres vivants sont exposés aux variations environnementales (notamment thermiques) à l'échelle journalière, saisonnière ou annuelle. Chez les ectothermes, la température du milieu affecte directement la température corporelle et donc la physiologie, les performances locomotrices, l'activité et de façon ultime la " fitness " des individus. Le développement embryonnaire est une étape très sensible aux fluctuations thermiques et les ectothermes ont déployé une diversité de moyens pour en atténuer les effets. Chez les espèces à pontes annuelles multiples, la reproduction s'étale sur une période étendue pendant laquelle les conditions thermiques saisonnières varient fortement. Ces fluctuations peuvent profondément contraindre l'activité des individus et affecter les trajectoires de développement. Les déterminants du succès reproducteur impliquent donc la prise en compte des contraintes environnementales mais aussi de l'ontogénie des individus. En effet, chez les espèces à croissance indéterminée, la nature des compromis d'allocation devrait fortement dépendre de la taille et de l'âge des individus. Des changements ontogéniques dans les stratégies d'allocation de la ressource sont attendus en permettant une optimisation du succès reproducteur. Au cours de cette thèse, nous avons examiné les stratégies de reproduction chez une espèce à pontes multiples, le lézard des murailles (Podarcis muralis) dans un contexte thermique contraignant (climat océanique, Centre Ouest de la France). A l'aide d'une approche expérimentale, nous avons mis en évidence le fort impact des conditions thermiques sur la qualité du développement embryonnaire et l'importance de la phénologie (date de ponte) sur les trajectoires individuelles. Les dates de ponte précoces et les températures d'incubation élevées favorisent la survie des jeunes. Le suivi CMR lancé en 2006 a permis de mettre en évidence l'importance de l'âge et de la taille corporelle des femelles dans le compromis d'allocation. Ainsi les individus âgés cessent d'allouer leurs ressources dans la croissance et favorisent la capitalisation de l'énergie. Cette transition permet de soutenir un effort reproducteur plus élevé et un engagement plus précoce dans la reproduction. Des contraintes énergétiques induites par la reproduction ont également pu être révélées en étudiant les variations saisonnières des taux de corticoïdes et de l'ectoparasitisme. Enfin l'étude de la multipaternité souligne l'influence de la taille des femelles et de la séquence de ponte sur la stratégie de reproduction.

De nombreux gènes sont surexprimés au cours de la progression du mélanome malin cutané. Pour mieux comprendre le rôle de ces gènes, des études fonctionnelles sont nécessaires. Mon projet visait à développer une nouvelle stratégie pour produire des souris portant n'importe quel ADN d'intérêt inséré à la place du premier exon du gène Dct. Dct code la dopachrome tautomérase, une enzyme de la voie de biosynthèse de la mélanine, exprimée de façon spécifique dans les mélanocytes et leurs précurseurs. Notre stratégie visait à augmenter la fréquence de recombinaison homologue au locus Dct dans des cellules souches embryonnaires (ES) en induisant une cassure double-brin à ce locus grâce aux propriétés endonucléases de la méganucléase I-SceI de levure. Nous avons créé une lignée de cellule ES qui portent un site unique de reconnaissance de la méganucléase I-SceI inséré dans l'intron 1 du gène Dct. Notre hypothèse était que l'induction d'une cassure double-brin au locus Dct serait recombinogène, et qu'en présence d'une matrice de réparation, la fréquence des recombinaisons homologues à ce locus serait augmentée de façon significative. Nous avons testé cette hypothèse et intégré successivement les gènes rapporteurs Lago1 et H2B-mCherry au locus Dct. Nos résultats indiquent que, de façon surprenante, l'induction d'une cassure double-brin ne favorise pas la recombinaison homologue au locus Dct. Nous avons analysé l'expression des gènes rapporteurs Lago1 et H2B-mCherry insérés au locus Dct dans des cellules en culture, l'embryon ou chez l'adulte

Chez la souris, peu de choses sont connues sur les marqueurs de surface qui caractérisent les cellules souches hématopoïétiques (CSHs) embryonnaires. Durant ma thèse, j'ai étudié au niveau du placenta (Pl) et du sac vitellin (SV) les populations CD34+c-kithi, CD144+CD45+ et Sca-1+AA4.1+, déjà décrites comme enrichies en CSHs dans d'autres contextes. Le projet dans son ensemble a permis de montrer que l'enrichissement en CSHs n'implique pas les mêmes marqueurs selon le tissu considéré : dans les sites d'émergence (AGM) et d'émergence/amplification des CSHs (SV), la population la plus enrichie en CSHs a pour phénotype CD144+CD45+ ; concernant le Pl, organe d'amplification des CSHs, elle a pour phénotype CD34+c-kithiSca-1+ alors que dans le foie fœtal (FF), organe d'amplification/différenciation des CSHs, elle a pour phénotype CD34+c-kithiSca-1+AA4.1+. L'analyse moléculaire de ces populations permettra de révéler des molécules régulatrices spécifiques de l'émergence et de l'amplification des CSHs. Par ailleurs, nous avons utilisé les souris transgéniques VECR pour étudier l'origine des CSHs CD34+c-kithi du Pl et il semblerait qu'à E11.5, toutes ne proviennent pas de l'endothélium. Les résultats préliminaires réalisés sur les souris Mpl-/-, qui présentent un défaut de contenu en CSHs dans le Pl et le FF, indiquent qu'à E11.5, le potentiel hématopoïétique de la population CD34+c-kithi du Pl Mpl-/- est inférieur à celui de la population CD34+ckithi du Pl C57Bl6 ; cette différence n'est plus visible à E12.5. Le Pl constitue donc une niche transitoire d'amplification/maturation des CSHs mais il est possible qu'il puisse également produire des CSHs

Une caractéristique fondamentale des vertébrés est leur organisation métamerique, visible au niveau de la colonne vertébrale. Cette organisation se met en place au cours du développement embryonnaire et l'émergence des précurseurs des vertèbres, les somites, formés à partir du mésoderm paraxial présomitique (PSM). Depuis la découverte d'une activité transcriptionelle oscillatoire de la voie de signalisation Notch dans le PSM, on propose que cette activité oscillatoire représente l'action d'une horloge embryonnaire, l'horloge de segmentation, responsable de contrôler la formation des somites de façon périodique. Dans cette étude, je présente la découverte d'une nouvelle association de la voie Wnt avec l'horloge de segmentation en décrivant l'activité oscillatoire de Axin2, une cible de la voie Wnt, dans le PSM. Ensuite, j'ai mise en place un system d'imagerie biphoton qui nous permet d'observer l'action de l'horloge de segmentation en temps réel et in vivo dans les embryons de souris. Ce système permet de mesurer directement les paramètres des oscillations. Ultérieurement je décris la découverte d'un gradient d'expression de la protéine -caténine dans le PSM. A l'aide d'expériences de recombinaisons homologues conditionnelles nous avons déterminé que ce gradient de - caténine contrôle la maturation et différentiation des cellules dans le PSM. De plus, ce gradient constitue un signal essentiel et permissif pour les oscillations de l'horloge de segmentation. En conclusion, je propose un nouveau modèle de mise en place des somites incorporant les résultats présentés.

Les maladies cardiovasculaires sont une des premières causes de mortalité dans les pays industrialisés. L'infarctus du myocarde provoque la mort d'un grand nombre de cellules cardiaques, diminuant la qualité de vie des gens qui survivent à une telle attaque. La transplantation d'un organe entier présente des limites telles que la faible quantité de donneurs et la possibilité de rejet par l'organisme du receveur. Le cœur possède une capacité de se régénérer mais le nombre de cellules souches résidentes pouvant accomplir cette tâche apparaît être insuffisant. Afin d'aider à la régénération, des approches thérapeutiques tentent l'implantation de cellules fonctionnelles dans la zone infarcie. Les cellules implantées sont, entre autres, des myoblastes squelettiques, des cellules souches embryonnaires ou adultes (cellules souches mésenchymateuses) indifférenciées, des cardiomyocytes fœtaux. Les résultats positifs parfois obtenus ont vite fait passer ces études des animaux à l'humain. La mise au point de thérapies cellulaires efficaces pour le cœur nécessite la compréhension des mécanismes moléculaires gouvernant la différenciation et la morphogénèse cardiaques, et l'habileté à manipuler ces mécanismes. Les cellules de carcinome embryonnaire P19, un modèle de cellules souches embryonnaires (ES), peuvent se différencier en cardiomyocytes lorsqu'elles sont traitées avec l'acide rétinoïque (AR) ou l'ocytocine (OT). Des cellules de muscle squelettique sont aussi générées. D'autre part, l'AR permet la différenciation de cellules ES en adipocytes et l'OT inhibe la maturation finale de pré-adipocytes. Nous avons émis l'hypothèse que l'AR et l'OT peuvent induire les cellules P19 à générer, de façon concomitante mais dans des rapports différents, des adipocytes, cardiomyocytes et cellules de muscle squelettique. De plus, des analogues de l'AR capables d'activer préférentiellement les récepteurs de l'acide rétinoïque (RAR) ou les récepteurs de rétinoïdes-X (RXR) pourraient influencer les rapports mésodermiques. Enfin, les kinases ERK1/2 et P38, des protéines-kinases activées par des mitogènes (MAPK), pourraient avoir un rôle dans la différenciation mésodermique induite par l'AR et l'OT. Des marqueurs ont servi à identifier les phénotypes cellulaires : PPARy, aP2, lipoprotéines-lipase et gouttelettes lipidiques colorables à l'huile rouge pour les adipocytes; MyoD et α-actinine sarcomérique pour les cellules de muscle squelettique; troponine I cardiaque (cTpnI), chaîne légère de la myosine cardiaque-2v et α-actinine sarcomérique pour les cardiomyocytes. La culture en agrégats de cellules P19 pendant sept jours, avec une induction à l'AR entre les jours deux (J2) et J5, suivie d'une période de maturation de 20 jours en présence d'insuline et de l'hormone thyroïdienne T3 permet d'obtenir des adipocytes. Des cellules battantes exprimant l'α-actinine sarcomérique sont aussi générées. Une importante proportion de ces cellules montre la forme allongée ou fibrillaire caractéristique de myocytes squelettiques. Une faible proportion a une forme arrondie et exprime la cTpnI, indiquant la génération de cardiomyocytes. L'induction des cellules P19 avec l'AR, à J2, a donc un effet mésodermique large. L'ajout d'OT au milieu de maturation n'augmente pas la proportion de cellules cardiaques par rapport aux cellules musculaires squelettiques ou aux adipocytes. L'AR agit principalement en se liant aux RAR et RXR. Pour activer de façon spécifique chacune de ces deux familles de récepteurs, nous avons remplacé l'AR comme agent inducteur par le LG100268, un agoniste spécifique des RXR, ou par le TTNPB, un agoniste spécifique des RAR. Le LG100268 génère des adipocytes et des myocytes aussi efficacement que l'AR. Le TTNPB est un agent adipogénique plus efficace que l'AR mais inhibe la myogenèse. Les influences mésodermiques différentes des trois agents sont associées à des actions différentes sur ERK1/2 et P38. Ainsi, l'AR et le LG100268 diminuent similairement phospho-ERK1/2 et augmentent similairement phospho-P38. Par contre, le TTNPB, le rétinoïde le plus efficace à diminuer phospho-ERK.1/2, n'a pas stimulé la phosphorylation de P38. L'inhibition pharmacologique d'ERK1/2 ou de P38 pendant le traitement des cellules avec l'AR a augmenté le rendement myogénique, et l'inhibition de P38 a, de plus, augmenté le rendement adipogénique. La voie des RXR est permissive à la fois à l'adipogenèse et à la myogenèse alors que celle des RAR n'est permissive qu'à l'adipogenèse. P38 serait un régulateur négatif de l'adipogénèse. La différenciation à base d'OT produit des cardiomyocytes et, dans une moindre mesure, des cellules de muscle squelettique. L'OT est ajouté durant les quatre jours de l'agrégation et la période de maturation est de dix jours. Les rendements myogéniques sont faibles et nous avons pensé que l'ajout d'AR à l'OT pouvait les augmenter. Lorsqu'il est ajouté dès le J0 du traitement des cellules avec l'OT (addition précoce), l'AR inhibe la myogenèse. Cette inhibition est reliée aux RAR puisqu'elle est reproduite par le TTNPB et non le LG100268. Étonnamment, l'AR ajouté au J2 du traitement avec l'OT (addition tardive) fait plus que doubler le rendement des cellules musculaires, spécialement celui des cellules de muscle squelettique. L'AR a donc un effet dual, temporellement régulé, sur l'action myogénique de l'OT. Un tel effet est aussi observé sur la phosphorylation d'ERK1/2. OT stimule cette phosphorylation, et la stimulation est fortement inhibée par l'addition précoce mais non tardive d'AR. L'inhibition pharmacologique d'ERK1/2 abolit l'action myogénique d'OT. Par contre, l'ajout d'un activateur indirect d'ERK2 à la combinaison "OT + AR tardif" augmente la phosphmylation d'ERK1/2 ainsi que le rendement en cardiomyocytes. Des niveaux de phospho-ERK1/2 sont critiques pour la myogénèse et pour les rendements respectifs en cardiomyocytes et cellules de muscle squelettique. En conclusion, les cellules P19 génèrent adipocytes, cardiomyocytes et cellules de muscle squelettique de façon concomitante lorsqu'elles sont induites avec l'AR. Dans ce processus, l'activation des RAR n'est permissive qu'à l'adipogenèse alors que celle des RXR permet l'adipogenèse et la myogenèse. L'action antimyogénique de l'activation des RAR est aussi observée en présence d'OT, cependant cette action ne se manifeste que si l'activation est faite tôt (J0). AR et OT influencent chacun la phosphorylation de MAPK et, réciproquement, leur action mésodermique est influencée par des modulateurs pharmacologiques de ces kinases. Le sens des influences peut cependant différer. Ainsi, les meilleurs rendements myogéniques ont été observés pour les traitements suivants : "AR + inhibiteur d'ERK (J2 à J5)", "AR + inhibiteur de P38 (J2 à J5)", "OT (J0 à J4) + AR (J2 à J4)", "OT + activateur d'ERK (J0 à J4) + AR (J2 à J4)". La modulation de l'activité des voies RAR, RXR et MAPK a une influence sur les rendements myogéniques et adipogéniques ainsi que sur les rendements en cardiomyocytes et en cellules de muscle squelettique. Le sens de l'influence dépend de la fenêtre temporelle de la modulation et de la présence ou non de l'OT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cardiomyocytes, Cellules de muscle squelettique, Adipocytes, Acide rétinoïque, Ocytocine, Rétinoïdes, MAPK, ERK, P38, PCR, Immunobuvardage, Cytofluorescence, Cytochimie

L’autophagie est un processus vésiculaire des organismes eucaryotes permettant de véhiculer au sein d’autophagosomes des protéines dysfonctionnelles et/ou des organites défectueux qui sont apportés à la vacuole pour y être dégradés. Les acides aminés et les squelettes carbonés ainsi générés pourront ensuite être exportés vers le cytosol et recyclés. Ce travail de thèse a consisté à identifier les rôles que joue l’autophagie au cours du développement et de la germination de la graine d’Arabidopsis thaliana. Dans une première partie, les graines du mutant d’autophagie atg5 ont été caractérisées d’un point de vue morphologique et leur remplissage en molécules de réserve a été étudié. Il a notamment été montré que la graine mutante présente une maturation accélérée et accumule plus de protéines que la graine sauvage. Dans une seconde partie, l’expression de gènes ATG8 a été mise en évidence au cours du développement de l’embryon, dans le phloème de la silique et du funicule, dans les téguments externes et internes, ainsi que dans l’endosperme de la graine. L’activité autophagique a été visualisée par l’observation en microscopie de structures autophagiques dans l’embryon en développement. Enfin, dans une dernière partie, les rôles de l’autophagie au cours de la germination ont été étudiés via le suivi de la mobilisation des molécules de réserve chez le mutant atg5, comparativement à des graines sauvages. Il a ainsi été montré que la graine mutante présente un défaut de mobilisation des protéines. Les résultats obtenus montrent donc que l’autophagie jouerait différents rôles dans la graine, notamment dans sa maturation et son vieillissement, dans l’apport des nutriments depuis la plante mère jusqu’à l’embryon, et encore dans la constitution des réserves au cours du développement, puis leur mobilisation après la germination. / Autophagy is a vesicular process of eukaryotic organisms, which consists of the transport of dysfunctional proteins and/or defective organelles within auto phagosomes toward the vacuole in order to be degraded. The generated amino acids and carbon skeletons are transported to the cytosol and recycled. The aim of this thesis work was to identify the roles of autophagy during seed development and germination in Arabidopsis thaliana. In the first part, seeds of the atg5 autophagy mutant have been morphologically characterized in order to study the accumulation of storage molecules. We demonstrated that atg5 mutant seeds are affected by an accelerated maturation and accumulate more proteins than wild type seeds. In a second part, the expression of ATG8 genes has been exhibited during the embryo development, into the phloem of silique and funiculus, in the outer and the inner integument, and in the seed endosperm. Autophagic activity has been visualized by microscopy observation of autophagic structures in the developing embryo. Finally, in the last part, the roles of autophagy during germination have been studied by monitoring the mobilization of storage molecules in the atg5 mutant seeds and compared with the wild type. We thus established that mutant seeds are affected by a defect in protein mobilization. These results show that autophagy may play several roles in seeds, for instance in the ageing and maturation processes, in the transport of nutrients from the mother plant to the embryo, or in the constitution of storage compounds during seed development and their mobilization after germination.

L’anémie de Fanconi (FANC) est une maladie génétique humaine causant chez les patients une anémie sévère, une susceptibilité accrue à certains cancers, ainsi que des anomalies du développement dont un hypogonadisme. La voie FANC est impliquée dans la réponse au stress réplicatif et la réparation de l’ADN, et joue un rôle potentiel dans la régulation physiologique des cellules souches fœtales et adultes. Dans les modèles murins de la voie FANC, le phénotype majeur est une infertilité liée à un problème de développement du lignage germinal, qui est un paradigme pour l’étude des mécanismes contribuant à la pathologie. Notre étude a porté sur la caractérisation du défaut des cellules germinales primordiales (CGP) dans les embryons murins fancg-/-. Nous avons mis en évidence un défaut numérique des CGP très tôt dans le développement du lignage germinal dès les stades 9,5-10,5 jours post coïtum (jpc). Les CGP présentent un léger défaut de la prolifération à 10,5-11,5 jpc, mais aucun blocage de cycle. L’atteinte proliférative semble trop faible pour expliquer à elle seule la diminution drastique du nombre de CGP, ainsi que le profil mosaïque des gonades embryonnaires avec la présence de cordons dépourvus de CGP observé à 13,5 jpc. L’étude in vivo et ex vivo du comportement migratoire des CGP fancg-/- a permis de mettre en évidence des anomalies de la motilité des CGP, probablement liée à une activation anormale de la GTPase RAC1. Nous avons observé à 11,5 jpc une diminution du nombre de cellules au niveau du front de migration de la population de CGP. Ces anomalies entraîneraient ainsi un retard de migration et l’incapacité pour une fraction des GCP fancg-/- d’atteindre correctement les crêtes génitales à 11,5 jpc. La déplétion des CGP semble ainsi liée principalement à un défaut migratoire conduisant à une augmentation de la mort des CGP à 11,5 jpc, associé au défaut prolifératif intrinsèque des CPG fancg-/-. / Fanconi Anemia (FANC) is a genetic human disease, causing in patient a severe anemia, a higher risk to develop some cancers, and developmental anomalies including hypogonadism. The FANC pathway is involved in the replicative stress response and DNA repair, and has a potential role in the physiological regulation of fetal and adult stem cells. In mice models of the FANC pathway, the main phenotype is the sterility issue, associated to a developmental defect of the germ cell lineage, and is so a paradigm to study the pathology. Our study aimed to characterize the primordial germ cell (PGC) defect in fancg-/- mouse embryos. We showed a numerical defect of PGC early in the germ cell lineage development, as soon as 9.5–10.5 days post coitum (dpc). PGC show a mild defect of proliferation at 10.5–11.5 dpc, but no cell cycle arrest. This low proliferative defect can neither fully explain the drastic decrease of the PGC number, nor the mosaic profile of fetal gonads displaying cords without PGC at 13.5 dpc. In vitro and ex vivo studies of the migration behavior of fancg-/- PGC highlight abnormalities of the PGC’s motility, probably linked to abberant RAC1 GTPase activity. We also observed at 11.5 dpc a decrease of the cell number at the front of migration of the PGC population in 11.5 dpc fancg-/- embryos. Those motility defects could induce a migration delay, preventing a fraction of the fancg-/- PGC population to reach correctly the genital crests by 11.5 dpc. Hence, PGC depletion seems mainly linked to a migratory defect leading to increased cell death in PGC at 11.5 dpc, associated to an intrinsic proliferation defect of fancg-/- PGC.

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

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

Notre travail s’est intéressé aux anomalies du développement embryonnaire d’origine génétique en étudiant : -d’une part des patients associant des malformations congénitales multiples plus ou moins associées à un retard mental et à un syndrome dysmorphique, -et d’autre part des patients présentant un phénotype particulier : le spectre oculo-auriculo-vertébral (OAVS) incluant le syndrome de Goldenhar. L’analyse a consisté en l’étude pangénomique de ces patients au moyen de puces à ADN (CGH-array), dans le but d’identifier de nouveaux remaniements chromosomiques avec anomalie du nombre de copies. Nous avons identifié différentes régions variantes et analysé pour chacune leur caractère pathogène potentiel en fonction de leur nature, de leur taille, de leur caractère hérité ou de novo, de leur contenu en gènes et en polymorphismes du nombre de copies, des éléments déjà décrits dans les bases de données et la littérature. Les régions variantes identifiées ont été vérifiées par d’autres techniques de recherche d’anomalies de dosage génique. L’ensemble de ces résultats permet de formuler des hypothèses quant à de nouveaux gènes candidats pour plusieurs symptômes observés, et pour l’OAVS. Ils permettent d’ajouter de nouvelles données à l’ensemble des anomalies décrites depuis quelques années grâce à ces techniques innovantes. / Our work focused on embryonic development abnormalities of genetic origin by studying: - patients with multiple congenital malformations associated or not associated with mental retardation and a dysmorphic syndrome; - patients presenting with the oculo-auriculo-vertebral spectrum (OAVS) that includes the Goldenhar syndrome. Patients were analysed by array-CGH in order to identifying novel chromosomal rearrangements with copy number abnormalities. We have identified several chromosomal regions with copy number variations and analysed for each of those their pathogenic potential, according to their nature, size, either inherited or de novo status, genes and copy number polymorphisms content, and data already reported both in databases and in the literature. The existence of a copy number variation was confirmed by other experimental approaches able to detect gene dosage abnormalities. Our results allowed discussing the possible involvement of candidate genes with respect to the symptoms observed in the patients and to OAVS. They also allowed to add new data to the growing field of copy number variations gathered over the recent years.