L'anémie de Fanconi (AF) est une maladie génétique rare. Chez l’homme, toute mutation dans l’une des 22 protéines du complexe de Fanconi entraîne une insuffisance médullaire et une prédisposition au cancer. Cette pathologie est également caractérisée par divers défauts de développement, dont une petite taille et des malformations squelettiques des membres supérieurs et inférieurs. En effet, plus de la moitié des enfants atteints de l’AF ont des anomalies radiales (radial-ray anomalies) couplées à une tendance précoce à l’ostéoporose. Cependant, les mécanismes sous-jacents conduisant à des défauts osseux dans l’AF restent inexpliqués. Notre laboratoire a mis en évidence la surexpression de Dickkopf-1 (DKK1), un inhibiteur de la voie de Wnt, dans le plasma des souris Fanconi. Cette protéine est impliquée dans le développement des membres et l’activité ostéoblastique. De plus, sa surexpression dans le plasma corrèle avec une diminution de la densité minérale osseuse chez les humains. La surexpression de DKK1 pourrait donc refléter une altération du système squelettique chez les souris Fanconi. Ce manuscrit présente le travail que j’ai réalisé dans le laboratoire de Madeleine Carreau au cours de mon doctorat afin de caractériser le développement squelettique embryonnaire des souris Fanconi et déterminer les mécanismes responsables de l'altération du développement et du métabolisme osseux chez les souris adultes. À ces fins, une double coloration à l’alizarine et au bleu Alcian a été réalisée sur des embryons de souris FancC - / -, FancA - / - et de souris de type sauvage E15.5 à 19.5 day post conception (dpc) pour évaluer leur maturation squelettique. Chez les adultes, la structure et le contenu minéral osseux ont été évalués à l’aide d’analyses de micro-computed tomography (μ- CT) sur des tibias provenant de souris FancC - / - et de souris sauvages. Des analyses histomorphométriques ont été effectuées pour évaluer la capacité de formation osseuse des ostéoblastes et la résistance osseuse a été évaluée en utilisant un test de flexion en trois points. De plus, des cultures in vitro ont été réalisées pour évaluer la capacité de différenciation des cellules souches mésenchymateuses et des analyses des transcrits sur des cellules osseuses et de la moelle osseuse ont été réalisées pour identifier les mécanismes moléculaires conduisant à une altération de la physiologie osseuse. Nos résultats montrent que les embryons des souris FancC - / - et FancA - / - présentent une forte diminution de la minéralisation de leur squelette indiquant un développement squelettique anormal chez ces souris. Les souris FancC -/- adultes présentent une diminution de la densité minérale osseuse associée à une diminution de la résistance osseuse chez les mâles. Grâce aux études in vitro, nous avons pu constater que les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse FancC - / - et FancA - / - ont une capacité de différenciation ostéoblastique altérée et présentent un biais de différenciation en faveur de l’adipogenèse. Ces résultats sont associés à l’altération des profils d’expression génique des cellules osseuses. Nos résultats suggèrent que la physiologie osseuse défectueuse dans l’AF survient in utero et résulte éventuellement d’une altération de la fonction des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse. Ces résultats fournissent, pour la première fois, des informations précieuses sur les mécanismes impliqués dans les défauts de développement dans l’AF. Nos résultats renforcent le lien important entre le comportement des cellules souches hématopoïétiques et l’altération du métabolisme osseux dans cette maladie. De futures études devraient se concentrer sur ce domaine pour mieux comprendre les mécanismes des défauts osseux et espérer un traitement limitant l’altération du tissu osseux dans l’AF. / Fanconi Anemia (FA) is a rare genetic disease. In humans, any mutation in one of the 22 proteins of the Fanconi complex leads to bone marrow failure and cancer predisposition. This pathology is also characterized by various developmental defects including short stature and skeletal malformations of the upper and lower limbs. Indeed, more than half of children affected with FA have radial-ray abnormalities with a tendency to develop early osteoporosis. However, the underlying mechanisms leading to bone defects in FA remains elusive. Previous results from our laboratory showed that Fanconi mice overexpress the Wnt signaling pathway inhibitor Dickkopf-1 (DKK1) in their plasma. This protein is implicated in limb development and osteoblast activity and its overexpression in plasma correlates with a decrease in bone mineral density in humans. Therefore, DKK1 overexpression could reflect an alteration of the skeletal system in Fanconi mice. This manuscript presents the work I achieved in Madeleine Carreau’s lab to characterize the embryonic skeletal development of Fanconi mice and determine the mechanisms leading to altered bone development and metabolism in adult mice. To this aim, alizarin red and Alcian blue double staining was performed on mouse embryos (E15.5 to 19.5 dpc) to evaluate skeletal maturation. In adults, bone structure and mineral content were evaluated using μCT-scan analyses of tibias from FancC-/- and wild-type mice. Histomorphometric analyses were performed to assess bone forming abilities of osteoblasts and bone stiffness was evaluated using three points bending test. In vitro cultures were performed to assess mesenchymal stem cell differentiation ability and q-PCR analysis of bone and marrow cells were performed to identify molecular mechanisms leading to altered bone physiology. Our results show that FancC-/- and FancA-/- embryos have an abnormal skeletal development indicated by a twenty percent decrease of bone mineralization surface. In adults, FancC-/- mice present a decrease in bone mineral density associated with a decrease in male’s bone stiffness. Using in vitro studies, we found that FancC-/- and FancA-/- bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) have reduced osteoblastic differentiation capabilities and favor adipogenesis. Those results were associated with the alteration of bone cells gene expression profiles. Our results suggest that defective bone physiology in FA occurs in utero and possibly results from altered BM-MSCs function. These results provide, for the first time, valuable insights into the mechanisms involved in FA developmental defects. Our results strengthen the important link between hematopoietic stem cells behavior and bone metabolism alteration in this disease. Future studies should focus on this area to better understand the mechanisms of bone defects and hope for targeted treatment for Fanconi Anemia.

L'alimentation influence considérablement le microbiote intestinal. Les régimes obésogènes augmentent les bactéries opportunistes, diminuent la diversité bactérienne et perturbent la barrière intestinale, entraînant des réponses inflammatoires dues aux endotoxines. Maintenir l'équilibre du microbiote est vital pour la santé. Les prébiotiques, notamment les oligosaccharides non digestibles et de nouveaux composés comme les polyphénols et les fructooligossacharides de l'*Agave tequilana* (agavines), sont essentiels pour réguler le microbiote. Ainsi, ce projet avait pour objectif principal d'évaluer l'impact de la consommation de polyphénols de canneberge, des agavines et de leur combinaison sur l'inflammation de bas grade et l'endotoxémie métabolique dans un contexte du risque cardiométabolique, tout en explorant leur impact sur la fonction de la barrière intestinale et le microbiote intestinal. Le premier volet du projet, une étude chez des souris nourries à une diète obésogène a révélé que la supplémentation orale en polyphénols de canneberge et en agavines améliore la réponse immunitaire intestinale, la composition du microbiote, la fonction barrière intestinale, l'inflammation et le métabolisme du glucose chez les souris supplémentées aux composés bioactifs. En revanche, une étude clinique menée sur des adultes à risque cardiométabolique n'a pas démontré de modifications significatives des marqueurs de glucose, de l'inflammation de bas grade, de l'endotoxémie métabolique ou du microbiote lors de la comparaison des groupes supplémentés aux différents composés bioactifs. Néanmoins, deux réponses distinctes à la supplémentation ont été observées en classant les participants en deux groupes différents (M1 et M2) selon leurs profils d'acides gras volatils fécaux et de la composition de leur microbiote. Plus particulièrement, le groupe M1 a présenté une augmentation des acides gras à chaîne courte (AGCC) accompagnée d'une diminution des acides gras à chaîne branchée (AGCB) après l'intervention par rapport au groupe M2. Quant au microbiote, le groupe M1 a montré des niveaux nettement plus élevés de *Bacteroides* et de *Ruminococcus* avant l'intervention par rapport groupe M2. Après l'intervention, ce deuxième groupe a été le seul à enregistrer des augmentations significatives de certaines bactéries intestinales, telles que *Bacteroides uniformis*, *Lachnospira NK4A136*, *Oscillibacter* et *Parabacteroides merdae*. Cette étude souligne l'importance de la variabilité individuelle dans la réponse à la supplémentation en polyphénols de canneberges, agavins et leur combinaison. Cela indique que la prise en compte de l'hétérogénéité de la réponse à un traitement est essentielle pour mettre en évidence les effets des interventions nutritionnelles. / Diet significantly influences the intestinal microbiota. Obesogenic diets increase opportunistic bacteria, reduce bacterial diversity, and disrupt the intestinal barrier, leading to inflammatory responses caused by endotoxins. Maintaining the balance of the microbiota is crucial for health. Prebiotics, including non-digestible oligosaccharides and emerging compounds such as polyphenols and fructooligosaccharides from *Agave tequilana* (agavins), are essential for regulating the microbiota. Thus, the primary aim of this project was to evaluate the impact of cranberry polyphenols, agavins, and their combination on low-grade inflammation and metabolic endotoxemia in the context of cardiovascular risk, while exploring their influence on intestinal barrier function and the intestinal microbiota. The initial phase of the project, involving a study on mice fed an obesogenic diet, revealed that oral supplementation of cranberry polyphenols and agavins improved intestinal immune response, microbiota composition, intestinal barrier function, inflammation, and glucose metabolism in mice supplemented with the tested bioactive compounds. However, a clinical study conducted on adults predisposed to metabolic syndrome did not demonstrate significant modifications in glucose markers, low-grade inflammation, metabolic endotoxemia, or microbiota within the entire study cohort. Nevertheless, two distinct responses to supplementation were observed when categorizing participants into two different profiles based on their fecal volatile fatty acid profiles and microbiota composition (M1 and M2). Specifically, the M1 sub-group showed an increase in short-chain fatty acids (SCFA) accompanied by a decrease in branched-chain fatty acids (BCFA) post-intervention compared to M2 sub-group. Regarding the microbiota, the M1 sub-group exhibited markedly higher levels of *Bacteroides* and *Ruminococcus* before the intervention compared to the M2 sub-group. After the intervention, the second group was the only one to record significant increases in certain intestinal bacteria, such as *Bacteroides uniformis*, *Lachnospira NK4A136*, *Oscillibacter and Parabacteroides merdae*. This study emphasizes the importance of individual variability in response to cranberry polyphenols and agavins supplementation. It suggests that considering individual variability is crucial for elucidating the effects of nutritional interventions.

Le but de ce travail était de mieux comprendre les mécanismes de régulation influençant le recrutement des macrophages cérébraux et leur activation dans différentes affections du système nerveux central. À cette fin, trois objectifs ont été définis : (1) Mettre en évidence le rôle du TNF dans l'infiltration et l'activation des macrophages dans un modèle de démyélinisation induit par la cuprizone; (2) Identifier les précurseurs sanguins des macrophages périvasculaires du cerveau et le rôle de l'angiopoïétine-2 dans leur recrutement suite à une endotoxinémie; (3) Définir le rôle du récepteur GPR84 lors de la réponse microgliale dans un modèle murin de la maladie d'Alzheimer. L'identification des différents facteurs pouvant influencer le phénomène de démyélinisation est un enjeu majeur de la recherche sur la sclérose de plaques. Dans cette maladie et dans les modèles animaux associés, l'expression de TNF par les macrophages cérébraux suggérait que la cytokine pro-inflammatoire jouerait un rôle dans le recrutement des macrophages dérivés du sang et de la microglie. Afin de déterminer quelles fonctions jouaient le TNF et ses récepteurs TNF-R1 et TNF-R2 sur les macrophages cérébraux, nous avons utilisé des souris chimériques dont le système hématopoïétique exprimait la GFP, et nous les avons traitées avec la toxine cuprizone pour reproduire un modèle de démyélinisation. Nous avons montré que les macrophages étaient très fortement recrutés depuis la périphérie et activés dans le SNC, mais selon un mécanisme indépendant du TNF. De plus, chez des souris déficientes en TNF traitées avec la cuprizone, l'étendue de la démyélinisation n'était pas diminuée par rapport aux souris contrôles. Finalement, par la technique d'hybridation in situ, il a été prouvé que le TNF n'était pas exprimé dans le cerveau dont la démyélinisation était provoquée par la cuprizone. Le système nerveux est infiltré de façon continue par les macrophages périvasculaires dérivés du système sanguin. Les précurseurs immédiats de ces cellules n'ont pas encore été identifiés et les mécanismes gouvernant leur recrutement sont encore largement méconnus. Dans cette étude, nous apportons la preuve que les monocytes CD68+GR1" pouvaient se différencier en macrophages périvasculaires chez des souris souffrant d'endotoxinémie. Après leur adhésion à l'endothélium, ces monocytes rampaient, adoptaient une morphologie dite en bâtonnet lors de leur passage dans les capillaires, pouvaient proliférer et former de longues protubérances cytoplasmiques. Ils étaient recrutés en grand nombre lors d'une endotoxinémie grâce à la combinaison de molécules vasorégulatrices, incluant le TNF, l'interleukine-ip et l'angiopoïétine-2. Après quelques heures, quelques unes de ces cellules traversaient l'endothélium afin d'accroître la population de macrophages périvasculaires du SNC. L'élimination des monocytes adhérents et des macrophages périvasculaires nouvellement recrutés pouvait être provoquée par l'injection d'une protéine de fusion couplant un peptide-Fc et un anti-angiopoïétine-2. Cette seconde étude permet ainsi une meilleure compréhension du comportement monocytaire à l'interface sang-cerveau et fournit une nouvelle façon de contrer leur infiltration dans le tissu nerveux en conditions inflammatoires. Le GPR84 est un récepteur transmembranaire couplé aux protéines G récemment identifié comme étant exprimé de façon sélective par la microglie chez des souris souffrant d'endotoxinémie ou d'encéphalomyélite autoimmune expérimentale, mais sa fonction demeure inconnue. Nos travaux rapportent que le GPR84 est également exprimé par les cellules microgliales entourant les plaques amyloïdes chez les souris transgéniques APP/PS1, un modèle de la maladie d'Alzheimer. Les symptômes d'une endotoxinémie ou de l'EAE ne différaient pas chez des souris déficientes en GPR84, mais un déclin cognitif plus précoce et plus sévère était observé chez les souris APP/PS1 déficientes en GPR84. Dans le cerveau de ces dernières, le nombre de microglies global ainsi que par plaque était diminué; toutefois, aucune différence de dépôt d'amyloïde n'était observée. Nous en concluons dans cette troisième étude que le GPR84 joue un rôle dans le recrutement des cellules microgliales lors de certaines conditions inflammatoires et que son absence réduit la capacité de la microglie à protéger partiellement le cerveau contre la P-amyloïde toxique sans pouvoir l'éliminer. L'ensemble de ces