De nombreuses données cliniques et expérimentales suggèrent l'existence de liens importants entre thermoception et nociception. Il a par exemple été montré que la qualité de la sensation douloureuse chez des patients souffrant de douleurs centrales dépend de l’intégrité des voies de la thermoception. Sur la base de ces données, il a été suggéré que ces douleurs pourraient être liées à une réduction de l'inhibition normalement exercée par les systèmes thermoceptifs sur les systèmes nociceptifs et, de façon plus générale, que la douleur pourrait être un constituant du système homéostasique. Pour valider ces hypothèses, nous avons conduit 2 études chez des volontaires sains durant lesquelles nous avons utilisé une grille thermique comme test de douleur. Le contact cutané avec cette grille provoque 2 sensations à type de brûlures: la chaleur paradoxale (CP) et la douleur paradoxale (DP). Dans une 1ère étude, nous avons recherché si ces 2 sensations étaient distinctes ou s'il existait un continuum. En étudiant plusieurs dizaines de combinaisons thermiques chez des volontaires, nous avons retrouvé que l’apparition de la CP précédait systématiquement celle de la DP, et que l’intensité de la CP augmentait progressivement jusqu’à l’apparition de la DP. Nos résultats indiquent qu’il existe une continuité entre les 2 sensations paradoxales et, par voie de conséquence, confirment l'existence de liens forts entre nociception et thermoception. Dans une seconde étude, nous avons évalué l’impact d’un challenge thermique (chaud et froid) sur le seuil d’apparition de la DP chez 15 volontaires. La mise en jeu de la thermorégulation par un réchauffement actif a été associée à une élévation du seuil d’apparition de la DP. Une relation directe a été retrouvée entre la variation de la température corporelle et le seuil de DP. L’existence d’un impact des challenges thermiques sur le seuil d’apparition de la DP suggère un lien entre douleur et thermorégulation. Nos résultats tendent à confirmer que la douleur a une dimension homéostasique. / Numerous experimental and clinical data suggest the existence of a strong relationship between thermoception and nociception. For example, it has been shown that the pain quality in patients suffering from central pain depends on the integrity of the thermal sensation pathway. Based on these data, some authors have suggested that this kind of pain could be related to a reduction of the inhibition physiologically exerted by thermoception on nociception, and, by extension, that pain could be a part of homeostasis. To validate this hypothesis, we conducted 2 studies in healthy volunteers using a thermal grill as experimental pain test. A cutaneous contact with the grill induces two burning sensations: paradoxical heat (PH) and paradoxical pain (PP). In a first study, we studied if there is a continuum or not between these 2 sensations. By studying decades of thermal combinations in volunteers, we found that PH systematically occurred before PP and that PH intensity gradually increased until PP appearance. Our results indicate a continuum between these two paradoxical sensations and, therefore, confirm the existence of a strong link between nociception and thermoception. In a second study, we estimated the impact of a thermal challenge (warm and cold) on the PP appearance threshold in 15 volunteers. The thermoregulation involvement by active warming was associated to an increase of PP threshold. A correlation was found between body temperature variations and PP threshold. The existence of an impact of thermal challenges on the PP threshold suggests a link between pain and thermoregulation. Our results tend to confirm that pain possesses a homeostatic dimension.

L’homéostasie des tissus et la formation d’organes fonctionnels au cours du développement mettent en jeu un équilibre entre prolifération, croissance, mort et différenciation des cellules. Cycline G de D. melanogaster est une protéine impliquée dans plusieurs de ces processus de maintien de l’homéostasie tissulaire. Au cours de ma thèse, j’ai montré que Cycline G est impliquée dans le maintien épigénétique des identités cellulaires au cours du développement. En effet, CycG interagit avec des gènes codant des facteurs chromatiniens des groupes Polycomb (PcG) et Trithorax (TrxG), impliqués respectivement dans le maintien d’un état réprimé ou activé des gènes au cours des divisions cellulaires. Ces interactions corrèlent avec une modification du profil d'expression des gènes homéotiques Scr et Ubx, qui suggère un rôle de Cycline G dans la répression de ces gènes. Je me suis également intéressée au rôle de CycG dans la stabilité du développement (SD), qui participe au maintien de l’homéostasie en contrôlant les variations stochastiques des processus développementaux. En effet, la surexpression de CycG induit une asymétrie visible de la taille des ailes des mouches, indiquant que la SD est altérée. L’étude des bases génétiques de ce processus par une analyse de gènes candidats suggère que des gènes PcG et trxG jouent un rôle dans la SD. Par ailleurs, l’asymétrie induite par CycG est aggravée par des mutations des effecteurs de la compétition cellulaire, un mécanisme via lequel des cellules entraînent l’apoptose de cellules voisines de moindre capacité proliférative. Ces résultats soulèvent l’intéressante possibilité d’une implication de la compétition cellulaire dans la SD. / Tissue homeostasis and formation of functional organs during development require a precise balance between proliferation, growth, cell death and differentiation. Drosophila Cyclin G is involved in several of these processes. During my PhD, I showed that Cyclin G is implicated in epigenetic maintenance of cell identities during development. Indeed CycG interacts with genes of the Polycomb (PcG) and trithorax (trxG) groups that encode chromatin factors involved in the maintenance through cell divisions of repressed or active transcriptional state of genes, respectively. These interactions correlate with a change of the homeotic genes Scr and Ubx expression profile, suggesting a role for Cyclin G in the repression of these genes. I also addressed the role of CycG in developmental stability that participates in tissue homeostasis by buffering stochastic variations of developmental processes, also known as developmental noise. CycG overexpression induces a visible asymmetry of wing size, indicating that developmental stability is impaired. Genetic and cellular bases of this process are poorly understood. The results of a gene candidate approach suggest that PcG and trxG genes contribute to developmental stability. Besides, CycG-induced asymmetry is increased by mutating effectors of cell competition, a phenomenon through which cells induce apoptosis of less fit neighbour cells. These observations raise the question of a role for cell competition in developmental stability.

La structure polygonale des épithéliums mono-stratifiés exerce une certaine fascination sur les biologistes depuis les observations originales par Robert Hooke en 1665. Cependant, il est difficile d‘expliquer comment la stabilité de la morphogenèse est atteinte, i.e. comment les structures polygonales maintiennent la régularité au sein d'un individu, entre les individus et au sein des phylums. Dans ces travaux, nous introduisons une nouvelle mesure quantitative de la stabilité de la morphogenèse entre individus appelée l'homéostasie topologique. Nous démontrons que les épithéliums non-prolifératifs, formés par un processus d'accrétion, sont plus stables que les épithéliums prolifératifs. Dans le contexte de prolifération, l'homéostasie topologique dépend du rapport apoptose/mitose comme en témoigne le modèle Drosophila où l'homéostasie épithéliale diminue drastiquement quand l'apoptose est inhibée dans les disques imaginaux. Ainsi, l'apoptose agit comme un régulateur positif dans la canalisation de la stabilité de la morphogenèse. En outre, des simulations numériques reproduisant la morphogenèse épithéliale, basées sur la physique des milieux divisés, décrivent comment les mécanismes d'accrétion dans les épithéliums non prolifératifs et l'apoptose dans les épithéliums prolifératifs sont des moyens efficaces pour parvenir à la stabilité morphogénétique. / The polygonal structure of mono-stratified epithelia exerts a unique fascination among biologists since the original observations of Robert Hooke in 1665. However, it is always unclear how the stability of morphogenesis is achieved, i.e., how these polygonal structures maintain regularity among individual, between individuals and among all phyla, and among individuals for each tissue within each species. Here, we introduce a new and quantitative measure of the level of morphologic stability between individuals, referred to as topological homeostasis. We demonstrated that non-proliferative epithelia, formed by an accretion process, are significantly more regularly stabilized than proliferative ones. In proliferative context, topological homeostasis directly depends on the apoptosis/mitosis ratio, as evidenced in the Drosophila imaginal disc model, where topological homeostasis drastically drops down when apoptosis is inhibited. Apoptosis therefore acts as an unexpected positive regulator in the canalization of morphogenetic stability. In addition, numerical simulations of epithelial morphogenesis, based on the physics of devided media, described how accretion mechanisms in non-proliferative epithelia, and, apoptosis in proliferative ones, are efficient means to achieve morphogenetic stability.

L’accumulation de cellules spumeuses dans l’intima des artères est le point critique de l’initiation de l’athérosclérose. L’accumulation de cholestérol et l’activation des voies pro-inflammatoires sont responsables de l’acquisition par les macrophages de ce phénotype délétère. Les dérivés oxydés du cholestérol accumulés vont stimuler les récepteurs nucléaires LXR et incidemment l’efflux de cholestérol athéroprotecteur, tandis que la phagocytose de cholestérol cristallisé dans la lésion causera une perturbation du trafic vésiculaire qui activera l’inflammasome NLRP3, verrou de l’inflammation IL-1. Cette étude a pour but de décrypter ces voies dans le macrophage humain. La stimulation de l’efflux de cholestérol par un agoniste LXR dans le macrophage humain m’a est médiée par l’activation transcriptionnelle LXRα-dépendante d’ARL7 - qui permet le transport du cholestérol libre de la membrane des endosomes et lysosomes aux radeaux lipidiques – et du transporteur ABCA1 – l’exportant vers les HDL, lipoprotéines athéroprotectrices. L’activation du complexe multi-protéique NLRP3 dans le macrophage, et la sécrétion des cytokines délétères IL-1β et IL-18, est également réprimée par l’agoniste LXR. L’activation des cathepsines B et L par l’enzyme AEP est aussi nécessaire pour l’activation de NLRP3 par des cristaux. Inactiver l’AEP protège ainsi contre le développement de l’athérosclérose. Ces travaux ont démontré la nécessité des études chez l’humain pour la mise en évidence des mécanismes moléculaires et la nécessité d’intégrer les signalisations lipidiques et inflammatoires étroitement liées dans la cellule spumeuse. / Foam cell accumulation in arterial walls is the critical initiating event of atheroma plaque development. Macrophages acquire this phenotype by cholesterol ester accumulation and pro-inflammatory signaling pathways activation. Oxydized form of cholesterol activates LXR and subsequently atheroprotective cellular cholesterol efflux. In parallel, crystallized cholesterol phagocytosis will impair vesicular traffic, activating NLRP3 and deleterious IL-1 cytokines release. Here we describe further those pathways in human macrophages and to evidence new key factors in atherosclerosis development. First, stimulation of cellular cholesterol efflux to ApoA-I and HDL from human macrophage by LXR agonist is LXRα-dependent. Transcriptional activation of ARL7 increases cholesterol transport from endolysosomal membrane to efflux-prone plasmic membrane pools, lipid rafts. From there, cholesterol will be exported on ApoA-I containing lipoproteins by ABCA1 transporter, whose expression is stimulated by LXRα agonists as well. Cholesterol crystals phagocytose will lead to inflammasome NLRP3 activation, leading to pro-atherogenous IL-1β and IL-18 secretion. We first showed LXR agonist GW3965 role in repressing transcription of NLRP3 partners. Also, we evidenced the importance of cathepsin B and L maturation by asparagin endopeptidase (AEP) in human macrophages, and atheroprotective properties of AEP silencing. Overall, this work demonstrated the necessity of using human models to confirm murine data about molecular mechanisms. Also, it is important to integrate lipid homeostasis and inflammation signaling in foam cells, for there is a strong molecular link between both.

Les protéines destinées à la sécrétion ou adressées à la membrane transitent par le réticulum endoplasmique (RE) où elles acquièrent leur conformation native et subissent des modifications post-traductionnelles comme la formation de ponts disulfures. Dans ce compartiment, la formation de ponts disulfures repose sur l’activité de l’oxydase Ero1 et de la Protein Disulfure Isomerase (PDI). Ero1 catalyse la formation de ponts disulfures et les transmet à la PDI qui à son tour oxyde les substrats. L’isomérisation ou la réduction terminale des ponts disulfures non-natifs repose sur un système de réduction dans le RE encore non élucidé. Des études suggèrent l’importance du glutathion réduit (GSH) dans ce système de réduction. Le GSH est un tripeptide redox exclusivement synthétisé dans le cytosol. Notre étude s’attache à (i) décrire les flux de glutathion entre RE et cytosol et (ii) identifier les acteurs de ce transport (iii) comprendre l’impact d’une modification de l’homéostasie redox du glutathion sur la physiologie du RE.Nous avons établi un système permettant d’étudier les flux de glutathion entre cytosol et RE. Afin de démasquer ces flux intracellulaires, nous avons utilisé une souche de S. cerevisiae surexprimant le transporteur plasmatique du glutathion, HGT1. Ce système permet de modifier rapidement et drastiquement la concentration cytosolique de glutathion. Les flux intracellulaires engendrés sont ensuite suivis grâce à des sondes redox spécifiques du glutathion adressées dans le RE ou le cytoplasme.(i) Nos résultats suggèrent que le GSH et le GSSG sont importés dans le RE depuis le cytosol. Le GSH est transporté selon un gradient de concentration via un système de transport de diffusion facilité. Ces flux sont également observés lors de stress stimulant la synthèse de GSH (stress thermique, arsenite…).(ii) Le transport de GSH dans le lumen est assuré par le translocon Sec61, et une régulation de cet import par la chaperone luminale Kar2 est observée.(iii) une réduction rapide de l’état redox du glutathion dans le RE conduit à une mort cellulaire programmée non apoptotique, également observée lors d’autre stress RE (traitement tunicamycine). / The endoplasmic reticulum (ER) is the first intracellular compartment of the protein secretion pathway. Protein maturation in this compartment involves protein folding and post-traductionnal modification including formation of disulfide bonds. The formation of disulfide bonds is operated by a highly conserved redox relay made of the thiol oxidase Ero1 and the protein disulfide isomerase (PDI). Ero1p catalyzes disulfide bond formation and relays them by thiol-disulfide exchange to PDI, which in turn oxidizes substrates. Isomerization and terminal reduction of non-native disulfide bonds both rely on a reduction system that remains to be formally identified. Studies however suggest the importance of reduced glutathione in this reducing system. GSH is small redox tripeptide exclusively synthesized in the cytosol. In this study we (i) describe the main parameters of glutathione traffic across the ER membrane (ii) identify the main actors involved in the transport and (iii) analyze the physiological impact of a modification of the ER glutathione redox state.We established a system to monitor the fluxes of glutathione from the cytosol to the ER in S. cerevisiae. To artificially increase fluxes of glutathione, we used a cell over-expressing the GSH plasma membrane transporter HGT1, which when grown in presence of glutathione import high levels of this compound. Consequently, we monitored the intracellular relocation of imported GSH by following GSH fluxes using two specific redox probes. Our data indicate that:(i) GSH is transported into the ER by facilitated diffusion along a concentration gradient. GSSG can also be imported into the ER. Similarly, stress conditions that stimulate GSH synthesis, such as heat shoc, arsenite treatment, also triggered a GSH import in the ER.(ii) GSH import in the ER is achieved by the translocon Sec61, and is regulated by the lumenal chaperone Kar2.(iii) A rapid reduction of glutathione ER redox state leads to the activation of a non-apoptotic programmed cell death pathway, usually observed during high ER stress.

Un certain nombre de régions du cerveau des vertébrés, y compris chez l’homme, continuent d’être le siège de l’ajout de nouveaux neurones à l’âge adulte. Ces nouveaux neurones sont produits à partir de cellules spécialisées, appelées cellules souches neurales (CSN). Celles-ci sont capables de s’auto-renouveler et sont principalement trouvées dans un état d’arrêt transitoire du cycle cellulaire que l’on appelle quiescence. A l’heure actuelle, les mécanismes cellulaires et moléculaires permettant aux CSN de trouver un équilibre entre maintien et différentiation, ainsi que les règles générales gouvernant l’évolution de leur population, ne sont que partiellement compris. A l’échelle moléculaire, plusieurs facteurs et voies de signalisation apparaissent déterminants pour l’homéostasie des CSN. Notamment, la voie de signalisation du récepteur Notch s’avère essentielle pour maintenir à la fois l’état de quiescence et le caractère souche des CSN. Il demeure néanmoins inconnu si la signalisation Notch affecte ces deux propriétés de manière indépendante ou non. A l’échelle cellulaire, la plupart des modèles actuels suggèrent que les CSN se divisent rarement et principalement de manière asymétrique. Cette dernière propriété permettrait aux CSN de se perpétuer tout en donnant naissance à des cellules filles déterminées à se différencier en neurones. Le pallium du poisson-zèbre abrite une population particulièrement importante de CSN, que l’on appelle glies radiaires (GR), et qui possèdent les mêmes caractéristiques fondamentales que leurs homologues chez les mammifères. Notre laboratoire avait précédemment démontré que le récepteur Notch3 était nécessaire au maintien de la quiescence des GR. Le travail présenté dans ce manuscrit se décompose en deux études complémentaires dont les objectifs respectifs étaient: (1) d’améliorer notre compréhension du rôle de la voie de signalisation Notch3 dans l’homéostasie des GR et (2) d’étudier les schémas de divisions adoptés par les GR afin de maintenir leur nombre sur une longue durée. Dans la première étude, nous démontrons que le rôle de la signalisation Notch3 s’étend au-delà du simple contrôle de la quiescence des GR en contribuant également au maintien de leur caractère souche par l’intermédiaire de son gène cible hey1. Un point important de cette découverte est que l’action du facteur Hey1 sur le caractère souche des GR apparaît indépendante du rôle de Notch3 dans le maintien de leur quiescence. Dans la seconde étude, nous avons réalisé une analyse clonale du devenir des GR exprimant le gène her4.1. Ceci nous a permis de mettre en évidence que leurs choix entre différentiation, amplification et auto-renouvellement apparaissent stochastiques, mais équilibrés, ce qui leur permet de maintenir leur population dans le temps. De façon très intéressante, nous avons aussi observé que le nombre total de GR du pallium augmente au cours de la vie, ce qui, au regard du comportement homéostatique de la population de GR exprimant her4.1, nous amène à proposer que la zone neurogénique du pallium est organisée selon une hiérarchie dans laquelle une population inconnue de progéniteurs produit continuellement de nouvelles GR, qui ensuite se maintiennent grâce à un équilibre probabiliste entre leurs différents lignages. / New neurons continue to be added into discrete brain regions of most adult vertebrate species, including humans. Adult born neurons arise from precursor cells, called neural stem cells (NSCs), endowed with self-renewal potential and mostly found in a state of reversible cell cycle arrest, named quiescence. Currently, the molecular, cellular and population rules allowing NSC to balance maintenance and differentiation remain incompletely understood. At the single cell level, several factors and signalling pathways were demonstrated to be essential for NSC homeostasis. Among them, the Notch signalling pathway is critically involved in the control of NSC quiescence and stemness. However, whether these two properties represent molecularly distinct or overlapping outputs of the Notch signalling pathway remains unknown. At the cellular level, current models state that NSCs divide rarely and mostly asymmetrically, allowing both self-renewal and the generation of a more committed progeny that ultimately exits the cell cycle and fulfils neuronal differentiation. The adult zebrafish pallium harbours NSCs, called radial glia (RG), which share with their mammalian counterparts the same basic properties. Previously, our laboratory demonstrated that Notch3 was necessary to maintain RG quiescence. Here, in two different and complementary works, we took advantage of the widespread neurogenic ventricular zone (VZ) of the adult zebrafish pallium to (1) explore further the role of Notch3 signalling in RG homeostasis and (2) investigate the division pattern and dynamics allowing the RG population to be maintained on the long run. In the first study, we demonstrate that the role of Notch3 signalling extends beyond the simple maintenance of RG quiescence and that Notch3 also contributes to RG stemness. By overlapping the transcriptomic profiles of both notch3 mutant RG and adult pallial VZ progenitors, we identified different sets of Notch3 target genes potentially responsible for its pleitropic effect in RG. Notably, we show that the Notch3 signalling contribution to RG stemness critically relies on the transcriptional activation of its canonical target gene hey1 and this, independently of Notch3 action on RG quiescence. In the second study, we performed a quantitative analysis of the fates of individual her4.1(Hes5)-expressing RG. We demonstrate that these cells adopt balanced stochastic fates, which allows their population to reach homeostasis. We also report that the overall RG population of the zebrafish pallium continues to grow during adulthood and that this expansion is very likely driven by a yet undefined upstream population of progenitors. As a consequence, we propose that the adult zebrafish is organised into a hierarchy of progenitors dominated by an unknown population that fuels the ongoing production of an intrinsically homeostatic population of RG which, itself, follows neutral drift dynamics.

En France, l’obésité touche 15% de la population et est en perpétuelle augmentation. Elle est une cause majeure du diabète de type 2. Elle se traduit par un accroissement du nombre de cellules de stockage du gras (adipocytes) et une résistance périphérique à l’insuline. Chez des individus obèses, l’augmentation du nombre d’adipocytes est associée à une diminution de l’expression de la sortiline, protéine transmembranaire dont le clivage entraine la formation du propeptide (PE) et sa libération dans la circulation sanguine. L’analogue synthétique du PE, la spadine, est connu pour moduler l’activité du canal potassique TREK-1. Ce canal étant exprimé dans la cellule bêta pancréatique qui sécrète l’insuline, une hormone participant à la régulation du taux de glucose dans le sang, il est possible que la spadine joue un rôle dans l’homéostasie du glucose. Mes résultats confirment cette hypothèse. En effet, la spadine améliore la tolérance au glucose des souris, en favorisant la libération d’insuline. La spadine est également connue pour interagir avec sortiline, indispensable au trafic du transporteur de glucose Glut4 vers la membrane des adipocytes. Cette interaction spadine-sortiline suggère que la spadine pourrait moduler l’entrée du glucose dans les adipocytes via la sortiline. Mes résultats montrent que la spadine ne modifie pas les capacités de stockage du glucose des adipocytes. En conclusion, la spadine joue un rôle dans la sécrétion de l’insuline et dans la régulation de la glycémie, ce qui peut présenter un intérêt pharmaceutique / In France, approximately 15% of the population is obese and this number keeps rising up every year. Obesity is a major cause of diabetes, inducing an increase of the number of fat-filled cells, called the adipocytes, and a peripheral insulin resistance. This increase of the number of adipocytes is associated with a decrease of sortilin expression, a transmembrane protein which is involved in the release of a propeptide (PE) in the blood circulation. Spadin, a synthetic PE analog, is known to modulate the potassium TREK-1 channel activity. Since, this channel is expressed in pancreatic beta cells which secrete insulin, a hormone involved in blood glucose regulation, spadin may play a role in glucose homeostasis. Consistent with this hypothesis, spadin improves glucose tolerance in mice, by stimulating insulin release. Spadin is a natural peptide derived from sortilin, which is known to control the glucose transporter Glut4 trafficking to the plasma membrane of adipocytes. This suggests that spadin may regulate glucose storage in adipocytes by affecting the sortilin function. However, my results show that spadin has no effect on glucose storage. In summary, spadin is involved in insulin secretion and glucose homeostasis and may be an alternative treatment against obesity and diabetes

La glande surrénale est un organe endocrinien d’une importance vitale de par son rôle dans le maintien de l’homéostasie corporelle. Pour assurer cette fonction, le cortex surrénalien est divisé en différentes zones qui produisent des hormones spécifiques. Les mécanismes de la mise en place de cette zonation au niveau embryonnaire ainsi que de son maintien tout au long de vie sont encore inconnus de nos jours. Les gènes Rspo1 et 3 sont exprimés de manière très spécifique au niveau de la capsule mais ils codent pour des protéines secrétées qui agissent sur les cellules adjacentes de la zone glomérulée afin d’induire l’activation de la voie canonique Wnt/β-caténine. La délétion du gène Rspo3 pendant le développement embryonnaire entraine un défaut d’activation des voies Shh et Wnt/β-caténine et donc en conséquence un défaut de la mise en place de la zonation. Sa fonction reste également essentielle au cours de la vie adulte puisqu’elle assure à la fois le maintien de l’homéostasie tissulaire et de la zone glomérulée. L’absence du gène Rspo1, n’affecte pas le développement ni la zonation ou l’homéostasie de la glande surrénale. Par contre, si on l’exprime de façon ectopique dans tous le cortex surrénalien, entrainant une activation anormale de la voie Wnt/β-caténine dans cette zone, on peut observer une hyperplasie des glandes surrénales. A partir de 1 an d’âge, cette hyperplasie surrénalienne entraine une formation de tumeurs. Ce travail démontre donc que la capsule par le biais du gène Rspondin 3 agit comme un centre de signalisation capable de contrôler à la fois l’homéostasie par le remplacement des cellules endommagés et le maintien de la zonation de la glande surrénale / The adrenal gland is an endocrine organ of vital importance because of its role in the maintenance of body homeostasis. To ensure this function, the adrenal cortex is divided into different areas that produce specific hormones. The mechanisms of the establishment of this zonation at the embryonic level as well as its maintenance throughout life are still unknown today. The Rspo1 and 3 genes are expressed very specifically at the capsule level but they encode secreted proteins that act on the adjacent cells of the zona glomerulosa in order to induce the activation of the Wnt / β-catenin canonical pathway. The deletion of the Rspo3 gene during embryonic development leads to a lack of activation of the Shh and Wnt / β-catenin pathways and hence a lack of zonation. Its function is also essential during adult life since it ensures both the maintenance of tissue homeostasis and the glomerular zone. The absence of the Rspo1 gene does not affect development, zonation or homeostasis of the adrenal gland. On the other hand, its ectopical expression in all the adrenal cortex leads to an abnormal activation of the Wnt / β-catenin pathway in this area and thus to an hyperplasia of the adrenal glands. From 1 year of age, this adrenal hyperplasia leads to the formation of tumors. This work demonstrates that the capsule through the Rspondin 3 gene acts as a signaling center capable of controlling both homeostasis by replacing damaged cells and maintaining the zonation of the adrenal gland

Mon étude a porté sur le rôle du récepteur purinergique P2X7 (P2X7R) dans les processus physiopathologiques impliqués dans le développement des maladies auto-immunes de type lupique. Les souris MRL/lpr, déficientes en récepteurs d’apoptose Fas (mutation lpr), développent spontanément ces pathologies suite à l’accumulation lymphocytes T pathogéniques CD4−CD8− (DN) B220+ dans les organes lymphoïdes secondaires. Nous avons observé que ces lymphocytes ont également un déficit d’expression en P2X7R à leur surface. Cela nous a amené à postuler que P2X7R pourrait jouer un rôle clé dans l’homéostasie des lymphocytes T et le développement du lupus. Afin de vérifier notre hypothèse, nous avons produit des souris C57BL/6J (B6) déficientes simultanément pour Fas (lpr) et P2X7R (P2X7KO). Ces souris présentent une accumulation massive de lymphocytes T DN B220+ et des titres très élevés en auto-anticorps et en cytokines proinflammatoires ce qui n’est pas le cas pour les souris B6 simples mutantes lpr ou P2X7KO confirmant pour la première fois l’implication de P2X7R dans l’homéostasie des lymphocytes T, en synergie avec le récepteur Fas. Les lymphocytes T DN pathogéniques responsables de la lymphoaccumulation sont issues majoritairement de la sous populations des lymphocytes T CD8+. L’inflammation chronique présente chez les souris B6/lpr P2X7KO induit l’activation de l’ensemble des populations lymphocytaires T CD4+ et CD8+ naïves conduisant à l’accumulation de lymphocytes T Effecteurs/Mémoires : EM et CM et atteignent parfois le stade exhausted PD1+TIM3+. Ces cellules accumulées CD4+, CD8+ et DN B220+ ont une capacité de réactivation réduite. Ce biais fonctionnel et phénotypique a été confirmé en comparant la réponse immunitaire adaptative anti-adénovirus entre des souris déficientes en Fas et/ou P2X7R. Les réponses cellulaires et humorales sont moins importantes dans les souris B6/lpr P2X7KO que B6, B6-P2X7KO. Ces réponses antivirales sont intermédiaires dans les souris B6/lpr. L’ensemble de ces résultats renforcent notre hypothèse sur le rôle synergique des récepteurs Fas et P2X7R dans l’homéostasie des lymphocytes T. Le taux d’apoptose induit par l’activation des récepteurs Fas ou P2X7R séparément est moins important dans les lymphocytes T CD8+ par rapport au lymphocytes T CD4+. La synergie Fas-P2X7R serait donc nécessaire pour l’homéostasie des lymphocytes T CD8+. Afin de préciser les mécanismes à l’origine de la maladie et d’identifier l’influence de chaque récepteur sur l’expression des loci de susceptibilité, nous avons séquencé les ARNm exprimés dans la rate et les ganglions lymphatiques des souris MRL/lpr avant et après le développement de l’auto-immunité ainsi que chez les souris B6, B6/lpr, B6 P2X7KO et B6/lpr P2X7KO. / My project aims to determine the role of the purinergic receptor P2X7 (P2X7R) in the pathophysiological processes involved in the development of autoimmune lupus-like syndrome. MRL/lpr mice, deficient for the cell death receptor Fas (lpr mutation), spontaneously develop this pathology following the accumulation of pathogenic B220+CD4−CD8− (DN) T lymphocytes in secondary lymphoid organs. We have observed that these lymphocytes are also deficient in P2X7R cell surface expression. This led us to hypothesize that P2X7R could play a key role in T cell homeostasis and lupus development. To test our hypothesis, we produced B6 mice deficient for both Fas (lpr) and P2X7R (P2X7KO). These mice, but not single mutant B6 mice (lpr or P2X7KO), develop a massive accumulation of DN B220+ T lymphocytes and high levels of autoantibodies and proinflammatory cytokines, confirming for the first time the involvement of P2X7R in T-cell homeostasis. I have found that the pathogenic DN T lymphocytes are predominantly derived from the CD8+ T lymphocyte subpopulation. Chronic inflammation in B6/lpr P2X7KO mice induces the activation of the whole CD4+ and CD8+ naïve T lymphocyte subpopulations leading to the accumulation of Effector/Memory and exhausted T lymphocytes. Accumulated T-cells lose the ability to be reactivated. To confirm these results, I compared the adaptive immune response against adenovirus between mice deficient for Fas (lpr mutation), P2X7R-deficient mice or both receptors. The cellular and the humoral responses were lower in the B6/lpr-P2X7KO mouse strain compared to B6, B6-P2X7KO and B6/lpr mouse strains. The antiviral immune response in the B6/lpr mice was lower than in B6 and B6-P2X7KO mice. These results reinforce our hypothesis about the synergistic role of both receptors in the maintaining of T cell homeostasis. Ours results suggest that Fas and P2X7R play their synergistic role in T-cell homeostasis. In collaboration with a team from the University of Taiwan, we sequenced the mRNAs expressed in the spleen and lymph nodes of MRL/lpr mice before and after the onset of the diseases as well as in the B6, B6/lpr, B6 P2X7KO and B6/lpr P2X7KO mouse strains in order to better understand the mechanism triggering the disease and to identify the role of each receptor on the expression of the susceptibility loci.

La frataxine est une protéine mitochondriale bien conservée de la bactérie à l’homme. La déficience de la frataxine chez l’homme entraine une maladie neurodégénérative grave, appelée Ataxie de Friedreich. Cette protéine a été découverte dans les années 90s et depuis sa fonction physiologique exacte n’est toujours pas connue. La frataxine joue un rôle important dans la biosynthèse des centres Fe-S dans l’homéostasie du fer et/ou dans la protection contre le stress oxydant. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux interactions entre la protéine et d’autres molécules, comme certains métaux mitochondriaux ou protéines pour mieux comprendre la fonction de la frataxine dans la cellule. Lors de ce travail, la frataxine de levure (Yfh1) a été synthétisée par la technique de l’ADN recombinant, puis purifiée pour les études physico-chimiques. La flavohémoglobine (Yhb1)qui joue le rôle important dans la détoxification de NO (un agent du stress oxydatif et nitrosatif) a été aussi exprimée et purifiée selon le même principe. Ensuite, nous avons étudié la thermodynamique et la cinétique de la complexation de Yfh1 par les métaux mitochondriaux comme Fe, Cu, Mn, Zn, ainsi qu’avec les protéines impliquées dans le système antioxydant comme les superoxydes dismutases, CuZnSOD et MnSOD, et la flavohémoglobine. Ces résultats montrent tout d’abord que Yfh1 interagit avec tous les métaux mitochondriaux,néanmoins elle présente une meilleure affinité pour le cuivre et le manganèse. Par la suite, nous mettons en évidence le rôle remarquable de la frataxine dans le système antioxydant. Nous attribuons ainsi à la frataxine un rôle de protéine multifonctionnelle : « régulateur » dans le métabolisme des métaux. / The frataxin is a mitochondrial protein which is highly conserved during the evolution. The deficiency of frataxinin human induces a neurodegenerative disease: Friedreich’s ataxia. This protein was discovered in the nineties.However, its functions are always opened questions. It has been shown that frataxin participates in the assemblyof Fe-S cluster, as well as the iron homeostasis and cellular antioxidant system. The interactions between frataxinand others molecules, such as metals or proteins, are necessary for a better understanding of protein’s functions.In this work, we synthesized a yeast frataxin homologue (Yfh1) by DNA recombinant technique, and thenpurified it for cell free studies. Yeast flavohemoglobin (Yhb1), which is responsible for the detoxification of NO(an oxidative and nitrosative stress agent), was also isolated. We started by determining the thermodynamics andkinetics of the physiological interaction between Yfh1 and mitochondrial metals, such as Fe, Cu, Mn and Zn, aswell as the interaction with the gatekeepers in the anti-oxidative stress such as superoxide dismutases, CuZnSOD& MnSOD, and Yhb1. We underline here, in the first part the unspecific interaction of Yfh1 with mitochondrialmetals, and more especially the higher affinity of Yfh1 for copper and manganese than for iron. We also confirmthe remarkable participation of Yfh1 in the antioxidant system. Based on these observations, we assume thatfrataxin plays the role of a “regulator” in metal metabolism.