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

De part ses propriétés physico-chimiques, le fer est un cofacteur de choix pour de nombreuses enzymes, impliquées dans de multiples processus biologiques, comme la photosynthèse ou la respiration. Cependant, sa capacité à gagner/perdre des électrons le rend très réactif, et potentiellement toxique. Son homéostasie doit donc être finement régulée. Chez A. thaliana, le gène de ferritine AtFER1 est régulé transcriptionnellement par le fer, et son expression est régulée par le rythme circadien. Au début de ce travail, aucun facteur de transcription impliqué dans cette régulation n'était identifié. Des cribles simple hybride en levure ont été réalisés, permettant l'identification de deux facteurs de transcription régulant le gène AtFER1: AtPHR1 et AtPIF7.PHR1 (Phosphate starvation Response1) et son homologue PHL1 (PHr1 Like 1) sont des facteurs de transcription impliqués dans la réponse à la carence en phosphate. Ils régulent directement le gène AtFER1, en se fixant sur l'élément 2 du promoteur d'AtFER1. Cette régulation ne fait pas intervenir l'IDRS et est indépendante du statut en fer des plantes. Par ailleurs, l'homéostasie du fer est affectée dans le double mutant phr1 phl1. Ces résultats montrent l'existence d'un lien moléculaire direct entre les homéostasies du fer et du phosphate.PIF7 (Phytochrome Interacting Factor 7) est un facteur de transcription de type bHLH impliqué dans la régulation circadienne des gènes DREB. Il se fixe probablement sur la G-box présente dans l'élément 5 du promoteur d'AtFer1. Dans un mutant perte de fonction pour le gène PIF7, l'amplitude des oscillations de l'expression du gène AtFer1 en cycles jour/nuit est augmentée. Un résultat similaire est obtenu lorsque l'élément 5 est muté dans des lignées trasngéniques exprimant le gène rapporteur LUC sous le contrôle du promoteur d'AtFer1. Ces résultats montrent que PIF7 est un répresseur de l'expression d'AtFer1. / Due to its redox properties, iron is a major cofactor for numerous proteins involved in many biological processes such as photosynthesis or respiration. Nevertheless, its ability to easily gain or lose electrons makes it highly reactive with oxygen and potentially toxic. Iron homeostasis has to be tightly regulated. In A. thaliana, AtFER1 ferritin gene is regulated at the transcriptional level by iron, and its expression is regulated by the circadian clock. Before this work, no transcription factor involved AtFer1 regulation has been identified. A yeast one hybrid was performed and allowed us to identify PHR1 and PIF7 as transcription factors involved in AtFER1 regulation. PHR1 (Phosphate starvation Response1) and its homolog PHL1 (PHr1 Like 1) are transcription factors involved in phosphate starvation response. They directly regulate AtFER1 expression and bind to the element 2 present in AtFER1 promoter. This regulation does not involve the IDRS sequence and is independent of iron status of plants. Moreover, iron homeostasis is affected in phr1phl1 double mutant. These results highlight a direct molecular link between iron and phosphate homeostasis.PIF7 (Phytochrome Interacting Factor 7) is a bHLH transcription factor involved in the circadian regulation of DREB genes. PIF7 probably interacts with the G-box found in element 5 in AtFER1 promoter region. In a pif7 knock-out mutant, amplitude of AtFer1 oscillations during light dark cycles are increased. Such a result was also obtained with transgenic lines expressing LUC reporter gene under the control of AtFER1 promoter region harboring a mutation in element 5. These results show that PIF7 is a repressor of AtFer1 expression.

Le cancer de la prostate évolue progressivement vers l'androgéno-indépendance, stade incurable pour lequel la recherche biomédicale tente de déterminer de nouvelles cibles thérapeutiques. Cette évolution est marquée par une différenciation neuroendocrine des cellules prostatiques qui s'accompagne d'une surexpression de canaux calciques voltage-dépendants de type T (Cav3.2) responsable d'une altération de l'homéostasie calcique intracellulaire. L'objectif de cette thèse était donc de déterminer l'implication des Cav3.2 dans les cellules cancéreuses prostatiques humaines, et notamment dans les cellules neuroendocrines. Nos résultats montrent que, dans ces cellules non-excitables, les Cav3.2 participent à l'homéostasie calcique en permettant une entrée basale de calcium au potentiel de repos sans contribuer à une entrée capacitive de calcium provoquée par la vidange des réserves intracellulaires de calcium. De plus, ces canaux interviennent dans la sécrétion de la Phosphatase Acide Prostatique, un marqueur des cellules épithéliales prostatiques, dans les cellules neuroendocrines. Par ailleurs, nous montrons l'existence d'un couplage fonctionnel entre les Cav3.2 et les canaux de type BK qui constituent les principales conductances potassiques voltage-dépendantes des cellules prostatiques. Enfin, nos travaux mettent en évidence que ce couplage entre ces deux canaux participe à la prolifération cellulaire des cellules cancéreuses prostatiques. En conclusion, ce travail de thèse contribue à élargir les connaissances sur les canaux calciques de type T, Cav3.2 en particulier, et leur rôle au sein des cellules prostatiques cancéreuses humaines / Prostate cancer inevitably evolves towards an incurable androgen-independent stage for which biomedical research attempts to identity new therapeutic targets. This progression is characterized by a neuroendocrine differentiation of prostate cells accompanied by an overexpression of voltage-dependent T-type calcium channels (Cav3.2), responsible for an alteration of intracellular calcium homeostasis. The aim of this PhD thesis was to determine the involvement of Cav3.2 in human prostate cancer cells, mainly in neuroendocrine cells. Our results show that, in these non-excitable cells, Cav3.2 channels participate to basal calcium homeostasis by promoting calcium entry at resting membrane potential without contributing to the capacitative calcium entry triggered by calcium depletion from endoplasmic reticulum stores. ln addition, these channels are involved in the secretion of Prostatic Acid Phosphatase, a marker of prostatic epithelial cells, in neuroendocrine cells. Furthermore, we show that Cav3.2 channels are functionaly coupled to BK channels which constitute the main voltage-dependent potassium conductances in prostate cells. Finally, our work demonstrates that this coupling between both channels regulates prostate cancer cell proliferation. As a conclusion, this work contributes to the understanding of the role of Cav3.2 T-type calcium channels in human prostate cancer cells.

Le Cuivre (Cu) appartient aux métaux majeurs contaminant les écosystèmes dulcicoles européens. Les bivalves sont des filtreurs qui bioaccumulent fortement les métaux lourds comme le Cu, lequel, en excès cause de graves troubles métaboliques, et physiologiques. Le but de cette thèse est d'étudier les mécanismes de toxicité et de détoxication du cuivre chez Anodonta cygnea et Anodonta anatina, bivalves largement répandus dans les eaux continentales. L'effet du Cu a d'abord été étudié sur le transport cellulaire du calcium (Ca). Le Ca intervient dans de nombreux processus biologiques et le métabolisme calcique est connu pour être perturbé par le Cu chez les mollusques. L'inhibition par le Cu de l'activité de la Ca2+-ATPase de la membrane plasmique (PMCA) a été observée après 4 jours d'exposition. La récupération totale de l'activité enzymatique a été notée dans les reins et les branchies, après 7 jours d'exposition à concentration environnementale, mais pas à plus forte concentration. L'inhibition des PMCA pourrait entraîner des perturbations de l'osmorégulation et de la réabsorption rénale du calcium chez les moules et conduire à une carence. La récupération de l'activité enzymatique suggère l'induction de mécanismes de détoxications. Les composés riches en thiol, impliqués dans l'homéostasie et la détoxication des métaux ont donc été étudiés dans une seconde étape. Nos résultats montrent la présence d'un peptide riche en cystéine, différent du glutathion, et détecté dans la glande digestive et les branchies des bivalves exposés ou non au Cu. Ce peptide, augmente significativement dans les branchies, après exposition au Cu suggérant son implication dans sa détoxication / Copper (Cu) belongs to the major metals causing environmental contamination in European fresh water ecosystems. Filter feeding bivalves have a high bioaccumulation potential for heavy metals as Cu, which at high concentration can cause serious metabolic, physiological impairments. The objectives of this thesis are to acquire knowledge about toxic effects and detoxification mechanisms of Cu in Anodonta cygnea and Anodonta anatina, two mussels species widely distributed in continental waters. Because calcium (Ca) plays a fundamental role in numerous biological processes, Cu effect was studied first on cellular calcium transport which is known to be disturbed by Cu in molluscs. In a second step, investigations have been carried out on Cu detoxification mechanisms by thiol compounds known to be involved in homeostasis of essential trace metals and in metals cell detoxification. Cu inhibited plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) activities upon 4 days of exposure was obtained. Total recovery was observed at day 7 in kidneys and gills under exposure to environmental Cu concentration but not at higher level of exposure. PMCA inhibition may entail disturbance of osmo-regulations and calcium renal re-uptake in mussels and lead to continuous under-supply of Ca. Recovery of the enzyme function suggests that metal-detoxification is induced. Our results showed the presence of a cysteine-rich peptide different from glutathione, detected in the digestive gland and the gills from controls and Cu exposed bivalves. This peptide, observed in absence of metal exposure in both organs, increased significantly in gills after Cu exposure suggesting its implication in Cu detoxification mechanisms

Les travaux de cette thèse portent principalement sur le développement d'une méthodologie pour la modélisation de systèmes biologiques. Cette méthodologie, basée sur une modélisation en équations différentielles, intègre aussi bien des méthodes formelles (solveur sur intervalles, solveur de formules STL), qu'analytiques (calcul de stabilité d'état stationnaire) ou numériques (algorithme d'optimisation, analyses statistiques). Elle permet l'intégration de différents types de données, telles la réponse comportementale à une perturbation ou des données quantitatives (demie-vie, concentrations). En collaboration avec une équipe de biologistes, cette méthodologie est appliquée, avec succès, au système de l'homéostasie du fer : nous étudions la réponse intracellulaire du système, via des protéines régulatrices spécifiques (protéines IRP), face à une situation de carence en fer. Un résultat majeur de cette étude est l'amélioration des connaissances sur la concentration de fer intracellulaire nécessaire à la prolifération des cellules : cette concentration est mise en avant par l'étude du modèle, puis est confirmée expérimentalement.Le deuxième volet de ces travaux portent sur le développement d'un outil pour la modélisation de réseaux de gènes avec le formalisme des réseaux de Thomas. Cet outil, développé en ASP (Answer Set Programming), permet l'intégration de différents types de données telles des données sur des mutants ou l'existence de différents états stationnaires. Cet outil permet d'éviter automatiquement l'incohérence en cas de contradiction entre différentes hypothèses sur le système. Il permet également l'inférence de propriétés biologiques telles que l'ordre entre paramètres cinétiques. / The major part of this PhD consists in the creation of a methodology to model biological systems. This methodology considers models based on differential equations, and uses formal methods (interval solver, verification of STL formula), analytical methods (study of stability) and numerical methods (optimization algorithm, statistical analysis). Moreover, many kind of data, like behavioral response to perturbation, or quantitative data (metabolite half-life and concentration) can be incorporated. In collaboration with a biologist team, this methodology is successfully applied to the iron homeostasis network : we study the response of the system to an iron depletion, at the intracellular level, based on specific regulatory proteins (IRP proteins). A major output of this study is insight into the level of iron cells need to proliferate : this concentration is pointed out by the study of the model, and is experimentally validated.The second part of the PhD is the creation of a tool to model genetic regulatory networks, using Thomas' formalism. This tool, developed using ASP (Answer Set Programming) programming language, can integrate many kind of data, like mutation data, or the existence of many steady states. It automatically avoids inconsistency in case of contradiction between different hypotheses. It also infers biological properties such as relationships between kinetic parameters.

La voie de signalisation ERK/MAPK est connue pour son implication dans la progression du cycle cellulaire et dans le contrôle de la différenciation dans les cellules épithéliales intestinales. La phosphatase cytoplasmique DUSP6 a pour seuls substrats les kinases ERK1/2, kinases effectrices de la voie ERK/MAPK. Son rôle dans le contrôle des différents processus influencés par la signalisation ERK/MAPK n’a encore jamais été étudié dans l’épithélium intestinal et colique, malgré l’implication connue de cette voie de signalisation dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des cellules épithéliales intestinales. Pour étudier son rôle dans le maintien de l’homéostasie intestinale, un modèle de souris invalidée pour Dusp6 a été utilisé. De façon intéressante, une augmentation de la prolifération cryptale et un allongement des cryptes ont été observés dans le côlon de souris Dusp6-/- comparé aux souris Dusp6+/+. Cette augmentation de la prolifération cryptale permet notamment un développement plus rapide d’organoïdes de côlon démontrant ainsi une meilleure capacité de régénération épithéliale. De plus, une augmentation du nombre de cellules caliciformes a été observée dans le côlon des souris invalidées pour Dusp6. Une augmentation du nombre de cellules de Paneth et des cellules intermédiaires Paneth/caliciformes a été aussi observée dans l’iléon des souris Dusp6-/-. Cette augmentation de la prolifération, de la différenciation des cellules à mucus et de la capacité de régénération protège l’épithélium colique d’un stress induit par un traitement au dextran sulfate (DSS). Pour étudier l’implication de la phosphatase DUSP6 dans la tumorigenèse colorectale, un modèle de souris ApcMin/+;Dusp6-/- a été généré. De façon intéressante, ces souris ont développé plus de polypes dans l’intestin grêle et dans le côlon que les souris ApcMin/+;Dusp6+/+. De plus, l’expression de DUSP6 en ARNm a été analysée dans des tumeurs colorectales humaines et pairées avec une marge saine. De manière intéressante, le niveau des transcrits de DUSP6 est diminué dans les tumeurs colorectales et ce, de façon plus prononcée dans les stades avancés. Finalement, le rôle de DUSP6 dans différents processus associés à la carcinogenèse a été étudié dans des cellules cancéreuses colorectales sous-exprimant DUSP6 grâce à un ARN interférant. Une augmentation de l’activité ERK1/2, de la capacité de croissance en indépendance d’ancrage et de la capacité invasive a été observée chez les cellules HT29 sous-exprimant DUSP6, mais pas chez les HCT116. En conclusion, DUSP6 est impliqué dans le maintien de l’homéostasie grâce à son contrôle de la prolifération cryptale et de la différenciation cellulaire. De plus, en inhibant l’activité ERK1/2, cette phosphatase régularise négativement la tumorigenèse intestinale.

Les travaux de cette thèse portent principalement sur le développement d'une méthodologie pour la modélisation de systèmes biologiques. Cette méthodologie, basée sur une modélisation en équations différentielles, intègre aussi bien des méthodes formelles (solveur sur intervalles, solveur de formules STL), qu'analytiques (calcul de stabilité d'état stationnaire) ou numériques (algorithme d'optimisation, analyses statistiques). Elle permet l'intégration de différents types de données, telles la réponse comportementale à une perturbation ou des données quantitatives (demie-vie, concentrations). En collaboration avec une équipe de biologistes, cette méthodologie est appliquée, avec succès, au système de l'homéostasie du fer : nous étudions la réponse intracellulaire du système, via des protéines régulatrices spécifiques (protéines IRP), face à une situation de carence en fer. Un résultat majeur de cette étude est l'amélioration des connaissances sur la concentration de fer intracellulaire nécessaire à la prolifération des cellules : cette concentration est mise en avant par l'étude du modèle, puis est confirmée expérimentalement.Le deuxième volet de ces travaux portent sur le développement d'un outil pour la modélisation de réseaux de gènes avec le formalisme des réseaux de Thomas. Cet outil, développé en ASP (Answer Set Programming), permet l'intégration de différents types de données telles des données sur des mutants ou l'existence de différents états stationnaires. Cet outil permet d'éviter automatiquement l'incohérence en cas de contradiction entre différentes hypothèses sur le système. Il permet également l'inférence de propriétés biologiques telles que l'ordre entre paramètres cinétiques. / The major part of this PhD consists in the creation of a methodology to model biological systems. This methodology considers models based on differential equations, and uses formal methods (interval solver, verification of STL formula), analytical methods (study of stability) and numerical methods (optimization algorithm, statistical analysis). Moreover, many kind of data, like behavioral response to perturbation, or quantitative data (metabolite half-life and concentration) can be incorporated. In collaboration with a biologist team, this methodology is successfully applied to the iron homeostasis network : we study the response of the system to an iron depletion, at the intracellular level, based on specific regulatory proteins (IRP proteins). A major output of this study is insight into the level of iron cells need to proliferate : this concentration is pointed out by the study of the model, and is experimentally validated.The second part of the PhD is the creation of a tool to model genetic regulatory networks, using Thomas' formalism. This tool, developed using ASP (Answer Set Programming) programming language, can integrate many kind of data, like mutation data, or the existence of many steady states. It automatically avoids inconsistency in case of contradiction between different hypotheses. It also infers biological properties such as relationships between kinetic parameters.

De nombreuses études portant sur le microbiote intestinal ont mis en évidence son importance dans la physiologie et la physiopathologie de l’hôte. Les bactéries, acteurs majeurs du microbiote, participent au maintien de l’homéostasie intestinale en régulant plusieurs fonctions essentielles allant de la protection de la barrière intestinale au développement du système immunitaire. Des altérations de la composition et de la diversité de ce microbiote ont été observées dans des pathologies du tractus digestif comme le syndrome de l’intestin irritable et les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Afin de restaurer l’homéostasie intestinale, des thérapies utilisant des bactéries probiotiques ont été utilisées. Parmi les bactéries probiotiques testées, Escherichia coli Nissle 1917 (E. coli Nissle 1917) a été décrite comme exerçant des fonctions anti-diarrhéiques, analgésiques et anti-inflammatoires. Néanmoins les mécanismes d’actions impliqués dans ces activités demeurent inconnus. Afin de les mettre en évidence, nous avons utilisé deux approches en spectrométrie de masse pour analyser les lipides bactériens. Une première approche sans apriori, nous a permis de mettre en évidence la production de lipopeptides dont le C12AsnGABAOH constitué d’un acide gras de 12 carbones, d’une asparagine et du GABA, le neurotransmetteur inhibiteur majoritaire du système nerveux. Ce lipopeptide était produit par des enzymes codées par des gènes faisant partis d’un cluster : l’îlot pks. A l’inverse du GABA seul, le C12AsnGABAOH traversait la barrière épithéliale intestinale (BEI) in vitro et in vivo. L’ajout de l’aminolipide par la bactérie confère donc au GABA la capacité d’atteindre les terminaisons nerveuses sensitives. Ce lipopeptide diminuait l’activation neuronale induite par l‘activation de nocicepteurs dans des cultures de neurones sensitifs via le récepteur GABAB. In vivo, il inhibait l’hypersensibilité viscérale induite par l’activation de nocicepteurs chez la souris. Dans une deuxième étude, nous avons réalisé une étude en spectrométrie de masse avec apriori en recherchant les acides gras à longue chaine (AGLC) hydroxylés dans différentes souches d’E. coli. Le C18-3OH un AGLC de 18 carbones possédant une hydroxylation en position 3 était produit en plus grande quantité par les bactéries E. coli Nissle 1917 indépendament de l’ilôt pks. Le C18-3OH n’était pas capable de traverser la BEI et s’accumulait dans les cellules in vitro, dans les tissus ex vivo, et dans le colon in vivo. Dans les tissus, le C18-3OH modulait l’expression de gènes qui était sous la dépendance du récepteur PPAR-γ. Enfin nous avons mis en évidence dans un modèle de colite induite par le DSS que le C18-3OH réduisait la perméabilité paracellulaire et les paramètres inflammatoires chez la souris. Ces travaux de thèse nous ont permis de démontrer pour la première fois que les bactéries E. coli Nissle 1917 pouvaient communiquer avec les cellules de l’hôte en sécrétant des lipopeptides et des AGLC. Deux d’entre eux le C12AsnGABAOH et le C18-3OH étaient des molécules bioactives. Le C12AsnGABAOH inhibait l’hypersensibilité viscérale et le C18-3OH réduisait le statut inflammatoire des cellules épithéliales intestinales. Ces composés lipidiques pourraient être impliqués dans les effets probiotiques exercés par E. coli Nissle 1917 et représenter des agents thérapeutiques dans le traitement de la douleur viscérale et de l’inflammation intestinale / Numerous studies have highlighted the importance of intestinal microbiota in the physiology and physiopathology of the host. Bacteria, the most represented microorganisms of the microbiota, contribute to the maintenance of intestinal homeostasis by regulating several essential functions ranging from the protection of the intestinal barrier to the development of the immune system. Impairment in the composition and diversity of this microbiota have been observed in pathologies of digestive tract such as irritable bowel syndrome and inflammatory bowel disease. In order to restore intestinal homeostasis, therapies using probiotic bacteria were used. Among probiotic bacteria tested, Escherichia coli Nissle 1917 (E. coli Nissle 1917) has been used for its anti-diarrheal, analgesic and anti-inflammatory properties. Nevertheless, the mechanisms of action involved in these therapeutic effects remain unknown. In order to study them, we used two approaches in mass spectrometry to analyse bacterial lipids. A first untargeted approach, allowed us to highlight the production of lipopeptides including C12AsnGABAOH composed by a fatty acid of 12 carbons, an asparagine and GABA (gamma amino butyric acid), the main inhibitory neurotransmitter of the nervous system. This lipopeptide was produced by enzymes encoded by genes of a cluster call the pks island. In contrast to GABA alone, C12AsnGABAOH crosses the intestinal epithelial barrier (IEB) in vitro and in vivo. The addition of the aminolipid by the bacteria confer to the GABA the ability to reach sensory nerve endings. This lipopeptide decreased neuronal activation induced by activation of nociceptors in sensory neuron primary cultures via the GABAB receptor. In vivo, it inhibited visceral hypersensitivity induced by activation of nociceptors in mice. In a second study, we carried out a mass spectrometry targeted approaches looking for hydroxylated long chain fatty acids (LCFA) in different strains of E. coli. C18-3OH a LCFA of 18 carbons with a hydroxylation on its third position was produced in higher amounts by E. coli Nissle 1917 independently of the pks island. The C18-3OH was not able to cross the IEB and accumulated in cells in vitro, in tissues ex vivo and in colon in vivo. In tissues, C18-3OH modulated the expression of genes regulated by PPAR-γ receptor. Finally, in a DSS-induced colitis in mice, C18-3OH decreased paracellular permeability and inflammatory parameters. These thesis works allowed us to demonstrate for the first time that E. coli Nissle 1917 could signal to host cells by secreting lipopeptides and LCFAs. Two of them C12AsnGABAOH and C18-3OH were bioactive molecules. C12AsnGABAOH inhibited visceral hypersensitivity and C18-3OH reduced the inflammatory status of intestinal epithelial cells. These lipid compounds could be involved in the probiotic effects exerted by E. coli Nissle 1917 and represent therapeutic agents in the treatment of visceral pain and intestinal inflammation.

L’homéostasie du fer est régulée par l’hepcidine, peptide hyposidérémiant d’origine essentiellement hépatique, qui agit par inhibition de l’absorption intestinale du fer et de son recyclage par les macrophages. Ce travail propose de mettre en évidence l’intérêt d’une approche du rôle et de la régulation de l’hepcidine en pathologie, à partir de sa quantification dans la circulation. Après une mise point du dosage par spectrométrie de masse en tandem et une validation dans des modèles pathologiques chez l’homme et la souris, nous avons étudié les anomalies du métabolisme du fer dans plusieurs pathologies. Dans un modèle murin d’obésité, nous avons montré qu’une augmentation de l’hepcidine circulante due à la contribution du tissu adipeux permet d’expliquer les phénotypes décrits chez l’homme, une carence martiale et/ou une surcharge en fer, tout en ouvrant la perspective d’une nouvelle voie de régulation. Cependant une diminution de l’absorption intestinale en fer serait en partie indépendante de l’hepcidine. Chez des patients atteints de maladie de Gaucher, l’absence de modulation de l’hepcidine sérique, malgré une hyperferritinémie fréquemment observée, a révélé une séquestration locale de fer. Enfin, la variation des taux d’hepcidine sérique dans un modèle murin d’hémolyse chronique selon le fond génétique a permis d’illustrer l’impact de l’hepcidine circulante sur le phénotype de surcharge martiale. Au travers de ces différentes applications nous avons montré comment la quantification de l’hepcidine sérique peut aider à la compréhension d’anomalies de l’homéostasie du fer chez l’homme et l’animal. / Iron homeostasis is regulated by hepcidin, a negative iron regulator peptide, mainly produced by hepatocytes, which acts by inhibiting the intestinal iron absorption and its recycling by macrophages. This work proposes to highlight the interest of approach to the role and regulation of hepcidin in pathology, from its quantification in blood. After developing a tandem mass spectrometry assay and validating it in human and mice disease patterns, we studied iron metabolism disorders in several pathologies. In a mouse model of obesity, we showed that an increase of circulating hepcidin due to the adipose tissue contribution helps explaining phenotypes described in humans, iron deficiency and / or iron overload, while opening the prospect of a new regulatory pathway. However a decrease in intestinal iron absorption is partly independent of hepcidin. In Gaucher disease patients, the absence of modulation in serum hepcidin despite frequently high ferritinemia observed, revealed a local iron sequestration. Finally, the change in serum hepcidin levels in a chronic hemolysis mouse model, according to the genetic background, has illustrated the impact of circulating hepcidin on iron overload phenotype. Through these different applications we showed how quantification of serum hepcidin may help understanding iron homeostasis abnormalities in humans and animals.

Le Système Nerveux Central (SNC) est un acteur majeur de la régulation de l’homéostasie énergétique, intégrant différents signaux nerveux, hormonaux ou nutritionnels. Le métabolisme lipidique joue un rôle essentiel notamment dans la détection des signaux lipidiques, et les enzymes y participant sont donc fortement impliquées dans la régulation de ces signaux et leur expression est cruciale au bon équilibre énergétique. La Lipoprotéine Lipase (LPL), enzyme clé de l'hydrolyse des triglycérides, nous est apparue comme une cible de choix dans la mesure où elle est exprimée dans différentes structures cérébrales comme l'hippocampe ou l'hypothalamus. L'hypothalamus a été identifié depuis de nombreuses années comme un centre de régulation de la prise alimentaire et donc de l'équilibre entre entrées et dépenses d'énergie. Ainsi, il est apparu comme légitime que de s'intéresser plus précisément au rôle de la LPL hypothalamique et son implication dans la régulation de l'homéostasie énergétique.L'objet de cette thèse a donc été d'étudier, dans un premier temps, les effets d'une délétion de LPL dans le VMH, réalisée grâce à une injection d'un AAV2/9 exprimant la Cre recombinase chez des souris LPL lox/lox âgées de 8 semaines. La diminution de l'activité LPL dans le VMH conduit au développement d'une obésité au bout de 3 semaines post-injection, ainsi qu'au développement d'une intolérance au glucose, d'une résistance à l'insuline ainsi qu'une diminution de l'activité locomotrice.Ce phénotype est dû à une diminution transitoire de la quantité de céramides synthétisées par l’enzyme CerS1 au sein de l'hypothalamus durant les semaines qui suivent l'injection et qui perturbent la signalisation homéostatique. Il apparait également que le système endocannabinoïde pourrait être impliqué dans la mise en place de ce phénotype. Les caractéristiques de ce phénotype rappelant celles d'un état de torpeur, nous avons cherché dans la deuxième partie de ce travail de thèse, à reproduire celui-ci pour pouvoir étudier plus précisément les liens et les conséquences entre torpeur et lipases cérébrales. Nous avons donc exposés les animaux à 4°C pendant 4 heures et étudié les répercussions de ce stress thermique sur les gènes des lipases centrales ainsi que ceux du rythme circadien : nous avons pu mettre en évidence une modification du rythme circadien. Nous avons également exposé des animaux délétés en LPL hypothalamique et pu établir que cette délétion centrale en LPL modifie la thermogenèse du tissu adipeux brun ainsi et favorise le développement du tissu adipeux beige. Ce travail de thèse a donc permis de mettre en lumière pour la première fois l'implication de la LPL hypothalamique dans la régulation de l'homéostasie énergétique ainsi que son rôle dans la réponse adaptative à une exposition aiguë au froid. / The Central Nervous System (CNS) is a major actor in the energy balance regulation, integrating different nervous, hormonal or nutritional signals. The lipid metabolism plays an essential role especially in the detection of lipid signals. So, the enzymes taking part in it are involved in the regulation of these signals and their expression is crucial to the energy balance. The Lipoprotein Lipase (LPL), the key enzyme in triglycerides hydrolysis appeared to us as a target of choice as it is expressed in different brain structures like the hypothalamus or the hippocampus.The hypothalamus has long been known as a regulation center of food intake and so of the balance between entrance and expenditure of energy. It seemed interesting to focus more precisely on the role of hypothalamic LPL and its implication in the regulation of energy homeostasis.This dissertation’s main objective was to identify the effects of LPL deletion in the VMH, achieved by injection of an AAV2/9 expressing the Cre-recombinase in LPL lox/lox mice aged of 8 weeks. The decrease of LPL activity in the VMH leads to obesity development around 3 weeks post-injection and to the development of glucose intolerance, resistance to insulin and a decrease in locomotor activity.This phenotype is probably due to a transient decrease of ceramides synthesized by the CerS1 enzyme in the hypothalamus during the weeks post-injection and which disrupts the homeostatic signalling. The endocannabinoid system also seems to be involved in the onset of this phenotype.As the characteristics of this phenotype were reminiscent of a torpor state, we tried in a second part of work to reproduce it to study more precisely the links between torpor and brain lipases. We exposed animals to 4°C for 4 hours and studied the repercussions of this thermic stress on the central lipases genes and on circadian rhythm genes: we were able to highlight a modulation of the circadian rhythm. We also exposed to the cold VMH-LPL-depleted mice and established that this depletion in VMH-LPL modifies the thermogenesis of brown adipose tissue and so promotes the development of beige adipocytes.This work highlights for the first time the implication of hypothalamic LPL in the regulation of energy homeostasis and its role in adaptive response to cold exposure.