Lung cancer is the leading cause of death cancer-related worldwide, and is the third most common cancer type. The non-small cell lung cancer (NSCLC) comprises almost 85% of all lung cancers and the 5-year survival rate remains poor. The microRNAs (miRNAs) are a class of small non-coding RNAs that regulate post-transcriptionally the gene expression, being involved in essential processes of the cell. Deregulated miRNAs have been found in many diseases, including cancer, and as a result, there is a growing interest in studying their role as potencial biomarkers. The main objective of this doctoral thesis is to analyze the differential expression of miRNAs in a patient training group by next generation sequencing (NGS) to later validate the findings in an independent set of patients using a less complex technique, such as RTqPCR and evaluate its possible correlation with clinical-pathological and prognostic variables. Likewise, this will allow us to know in greater depth the profile of miRNAs in patients with NSCLC. The analysis by NGS showed 39 miRNAs differentially expressed in tumoral tissue: 28 upregulated and 11 downregulated. 22 of these miRNAs were validated by RTqPCR in a validation set. Later, survival analyses revealed that two miRNAs, miR-21 and miR-188, were related to prognosis. Furthermore, subgroup of patients with elevated expression levels of both miRNAs (miR-21, miR-188) presented a shorter relapse free survival (RFS) and overall survival (OS) than each miRNA individually. The multivariate Cox regression analysis revealed that combined signature could be considered as an independent prognosis biomarker in this group of patients. Therefore, it can be concluded that NGS technology can specifically identify deregulated miRNAs in resected early-stage NSCLC. Moreover, miR-21 and miR-188 overexpression correlated with a worse prognosis and combined signature for both miRNAs (miR-21high- miR-188high) represent a novel independent prognosis biomarker in NSCLC. / El cáncer de pulmón es una de las principales causas de muerte relacionada con cáncer en el mundo, siendo el tercer tipo de cáncer más común. El cáncer de pulmón no microcítico (CPNM) representa casi el 85% de todos los cánceres de pulmón y la supervivencia a los 5 años es reducida. Los microARNs (miARNs) son un grupo de ARNs no codificantes de pequeño tamaño que regulan postranscripcionalmente la expresión génica y que por tanto están involucrados en procesos esenciales de la célula, encontrándose desregulados en muchas enfermedades incluida el cáncer. Como consecuencia, existe un creciente interés en estudiar su papel como posibles nuevos biomarcadores en cáncer. Por todo ello, el principal objetivo de esta tesis doctoral es analizar la expresión diferencial de miARNs en un grupo prueba de pacientes mediante secuenciación masiva para posteriormente validar el hallazgo en un grupo independiente de pacientes usando una técnica más sencilla como es la RTqPCR y evaluar su posible correlación con las variables clínico-patológicas y pronósticas en pacientes con CPNM. El análisis mediante secuenciación masiva reveló que 39 miARNs estaban diferencialmente expresados en tejido tumoral: 28 sobreexpresados y 11 infraexpresados. 22 de estos miARNs se validaron mediante RTqPCR en una cohorte independiente. Posteriormente, los análisis de supervivencia revelaron que dos miARNs, miR-21 y miR-188, se relacionaron con pronóstico. Además, el grupo de pacientes con elevada expresión de ambos miARNs (miR-21, miR-188) presentaba una supervivencia libre de enfermedad (SLE) y una supervivencia global (SG) más cortas que cada miARN analizado individualmente. El análisis multivariante de regresión de Cox reveló que la firma combinada puede considerarse como un biomarcador pronóstico independiente en este grupo de pacientes. Por tanto se puede concluir que la tecnología de secuenciación masiva puede identificar específicamente miARNs desregulados en CPNM en estadios resecables. Además la sobreexpresión del miR-21 y el miR-188 se correlacionó con un peor pronóstico, y la firma combinada de ambos (miR-21alto- miR-188alto) representó un nuevo biomarcador pronóstico independiente en CPNM. / El càncer de pulmó es una de les principals causes de mort relacionades amb càncer al món, sent a més a més el tercer tipus de cáncer més comú. El càncer de pulmó no microcític (CPNM) representa quasi el 85% de tots els casos de càncer de pulmó i la supervivència als 5 anys continua sent molt baixa. Els microARNs (miARNs) són un grup d'ARNs no codificants de petit tamany que regulen postranscripcionalment l'expressió gènica i que per tant estàn involucrats en procesos fonamentals de la cèl¿lula, trobant-se desregulats en moltes malaties inclosa el cáncer. Com a consequència, existeix un creixent interés en estudiar el seu paper com possibles nous biomarcadors en cáncer. Per tot açò, el principal objectiu d'esta tesi doctoral és analitzar l'expressió diferencial de miARNs en un grup prova de pacients mitjançant seqüenciació massiva per a posteriorment validar la trobada en un grup independent de pacients utilitzant una tècnica més senzilla com és l'RTqPCR i evaluar la seu possible correlació amb les variables clinico-patològiques i pronòstiques en pacients amb CPNM. L'ànalisi mitjaçant seqüenciació masiva revelà que 39 miARNs estaven diferencialment expressats en teixit tumoral: 28 sobreexpressats i 11 infraexpressats. 22 d'aquests miARNs van ser validats mitjançant RTqPCR en un grup independent. Posteriorment, les análisis de supervivència revelaren que dos miARNs, miR-21 i miR-188, es relacionaren amb pronòstic. A més a més, el grup de pacients amb elevada expressió de tots dos miARNs (miR-21, miR-188) presentava una supervivència lliure de recaiguda (SLR) y una supervivència global (SG) més curtes que cadascun dels miARNs individualment. L'anàlisi multivariant de regressió de Cox revelà que la firma combinada pot considerar-se com un biomarcador pronòstic independent en aquest grup de pacients. Per tant, se pot concloure que la tecnologia de seqüenciació masiva pot identificar específicament miARNs desregulats en CPNM en estadis resecables. A més, la sobreexpressió del miR-21 i miR-188 correlacionava amb un pitjor pronòstic, i la firma combinada de tots dos (miR-21alt-miR-188alt) va representar un nou biomarcador pronòstic independent en CPNM. / Gallach García, S. (2017). ANÁLISIS DE MICROARNS EN CÁNCER DE PULMÓN NO MICROCÍTICO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90428 / TESIS

Dans les organismes multicellulaires, la régulation de l’expression des gènes par les microARNs est un mécanisme essentiel pour le développement cellulaire et l’homéostasie. De plus, le rôle des microARNs a été démontré dans de nombreux processus immunitaires, tels que l’inflammation. Les virus évoluant conjointement avec leurs hôtes, ils ont appris à détourner la machinerie cellulaire pour leur propre bénéfice. Ainsi, des microARNs codés par certains génomes viraux ont été mis en évidence, mais leurs fonctions, ainsi que leurs cibles, restent encore largement inconnues. En utilisant une lignée de souris présentant une mutation hypomorphe pour le gène dicer, caractérisée par une diminution de la production des microARNs, et son hôte naturel, le cytomégalovirus murin, un virus membre de la famille des β-Herpesvirus, nous avons étudié le rôle potentiel des microARNs d’origine cellulaire et virale dans la pathogénèse de ce virus. Lors de l’infection aigüe, nos résultats montrent un rôle dominant et protecteur des microARNs cellulaires, comparé à celui des microARNs viraux, prédits pour être des facteurs de pathogénicité. / In multicellular organisms, gene expression regulation by microRNAs is an essential mechanism for cell development and homeostasis. Moreover, several immune-related processes, such as inflammation, have been demonstrated to require specific microRNAs. As viruses have coevolved with their host, they have learned to hijack the cellular defenses for their own benefit. Thus microRNAs-encoding genes were also recently discovered in the genome of Herpesviruses, but up to now, the function and the targets of most microRNAs of viral origin are still largely unknown. Using a hypomorphic mouse mutant line, characterized by a diminished production of microRNAs, and the Mouse Cytomegalovirus, a natural pathogen of mice which belongs to the family of β-Herpesviruses, we investigated the potential roles of microRNAs of both cellular and viral origin in the pathogenesis of this virus. Our results point toward a dominant role of cellular microRNAs as protective factors compared to virally-derived microRNAs which are usually predicted to carry pathogenic functions in acute infections.

L'arthrose tardive est la plus répandue des maladies ostéo-articulaires dont la prévalence augmente avec l'âge. Dans le cartilage arthrosique, des changements spécifiques des chondrocytes s'opèrent. Ils présentent une diminution de leur propriété de synthèse de la matrice extracellulaire, une diminution de leur réponse aux facteurs de croissance anabolisants et une augmentation de la sénescence cellulaire. Elle est caractérisée par un arrêt irréversible du cycle cellulaire, une érosion des télomères, une activation de la voie de dommages à l'ADN (ATM/p53/p21), une activation de la voie p16INK4a/pRb, l'établissement d'un sécrétome associé à un phénotype sénescent/hypertrophique appelé SAPS. Le sujet de ma thèse porte sur l'identification de microARNs impliqués dans le vieillissement prématuré du chondrocyte. Les microARNs (miRs) sont des petits ARNs non codant endogènes qui contrôlent un certain nombre de fonctions biologiques comme la prolifération, la différenciation ou la sénescence. Deux études ont montré le rôle préventif des miRs dans l'induction de la sénescence et dans l'hypertrophie. Au cours de ma thèse, nous avons utilisé un modèle de chondrocytes arthrosiques en 3D traités à l'IL-1β afin de récapituler le phénotype sénescent observé dans la pathologie. Cela nous a permit d'identifier deux miRs réprimés en réponse à cette cytokine : miR-24 et miR-199a-5p. Nous montrons que la répression de miR-24 conduit à une induction de p16INK4a et MMP1 associé à un phénotype hypertrophique. De plus, nos données préliminaires montrent que le miR-199a-5p est potentiellement un régulateur négatif de l'hormone anti-vieillissement Klotho qui est retrouvée dérégulée dans notre modèle cellulaire / Osteoarthritis (OA) is an age-related disease whose prevalence increases with late life. In osteoarthritic cartilage, chondrocytes presents age-specific changes such as a decrease in synthesis properties, a decrease in their response to growth and anabolic factors and an increase of cellular senescence. Senescent chondrocytes are characterized by an irreversible cell cycle arrest, DNA damage response activation (ATM/p53/p21), p16INK4a/pRb signaling pathway activation and the establishment of SAPS triggering to hypertrophy. The aim of my PhD project consisting to identify microRNAs involved in chondrocyte premature aging. microRNAs are small endogenous RNAs controlling several biological processes such as proliferation, differentiation and senescence. Two studies show that microRNAs have a preventive role in senescence and hypertrophy. During my PhD, we perform a cellular model based on OA chondrocytes placed in 3D and treated with IL-1β. We identified two miRs: miR-24 and miR-199a-5p. Repression of miR-24 leads to the induction of p16INK4a and MMP1, associated with chondrocyte hypertrophy. Moreover, preliminary datas suggests that miR-199a-5p is a potential regulator of anti-aging hormone Klotho which is deregulated in our model.

Les tumeurs de vessie suivent deux voies de progression tumorale. La voie des tumeurs papillaires qui progressent rarement vers des tumeurs invasives mais qui récidivent très fréquemment et la voie des carcinomes in situ (CIS) qui progressent pour envahir le chorion puis le muscle. Les tumeurs infiltrant le muscle sont de mauvais pronostic et les traitements par chimiothérapie restent d’efficacité limitée. Il est alors important d’en comprendre les bases moléculaires. Les microRNAs sont d’importants régulateurs de l’expression post-transcriptionnelle des gènes. Des perturbations de leur expression et/ou de leur activité contribuent au développement tumoral en dérégulant l’expression de gènes clés dans les cancers. Nos travaux ont porté sur l’étude de l’expression et des fonctions des microRNAs dans la carcinogenèse urothéliale. Dans la première partie, nous avons choisi d’étudier, par une approche de gènes candidats, miR-155, un oncomiR dont l’expression dérégulée a été rapportée dans plusieurs cancers mais pas encore dans le cancer de la vessie. J’ai identifié une surexpression significative de ce miARN dans un sous-groupe de cancers invasifs de vessie. Ensuite, j’ai montré par des analyses fonctionnelles, le rôle de miR-155 dans l’invasion et la migration tumorale mais pas dans la prolifération cellulaire. Dans la deuxième partie, nous avons utilisé une approche plus globale. J’ai d'abord effectué une revue extensive de la littérature pour rechercher les miR dont l'expression avait été montrée comme dérégulée dans les cancers de vessie et/ou les miR impliqués fonctionnellement dans ce cancer. J’ai ensuite réalisé une analyse multiparamétrique en intégrant les données d'expression de ces miR, les données anatomopathologiques et moléculaires (stade et grade, statut mutationel de TP53 et FGFR3, phénotype épigénétique MRES et signature CIS) et les données du transcriptome (puces Affymetrix U133 Plus 2.0), des altérations génomiques (puces Illumina 370.000 sondes) et de méthylation (puces Illumina 27.000 sondes). Ce travail m’a permis, d'identifier des miR associés à l'une des deux voies de progression identifiées dans les cancers de vessie et de proposer des cibles candidates de ces miR. La recherche des altérations épigénétiques pouvant affecter l’expression de ces miR a permis d’identifier une association significative entre l’expression d’un miARN (miR-17-5p) et la méthylation d’un promoteur. En revanche les altérations génétiques n’ont été associées à aucune expression de miR. Ce travail propose une liste de très bons candidats miARNs pour lesquels des études fonctionnelles pourront être envisagées au-delà de mon travail de thèse. / Bladder tumors are characterized by two progression pathways. The first pathway leads to the developpement of papillary tumors, which are at high risk of recurrence but that rarely progress to invasive tumors. Another pathway involves carcinoma in situ (CIS), which often progresses by first invading the lamina propria and then the muscle. Tumors infiltrating the muscle have a poor prognosis and chemotherapy regimens are of limited benefits. It is yet important to understand the molecular basis underlying these events. The microRNAs are important regulators of post-transcriptional gene expression. Alteration in their expression and /or activity is believed to contribute to tumor development by deregulating the expression of cancer-related genes. Our work has been focused on studying the expression and function of microRNAs in urothelial carcinogenesis. In the first part, we employed a candidate gene approach to study miR-155, a oncomiR whose dysregulated expression has been reported in many cancers, but not in bladder cancer. I identified a significant overexpression of this miRNA in a subgroup of invasive bladder cancers. Next, I demonstrated a role for miR-155 in tumor invasion and migration, without any apparent effect on cell proliferation. In the second part, we used a more comprehensive approach in which I first conducted an extensive review of the literature to search for miR whose expression was already found to be deregulated and/or miR functionally involved in bladder cancer. I then performed a multiparametric analysis by integrating expression data of miR, pathological and molecular data (stage and grade, mutational status of FGFR3 and TP53, MRES epigenetic phenotype and CIS signature) data of the transcriptome (Affymetrix U133 Plus 2.0), genomic alterations (370,000 chips Illumina probes) and methylation (Illumina chips 27,000 probes). This work allowed us to identify miRs associated with one or the other pathway linked to progression of bladder cancer and also, it revealed candidate targets for these miRs. The search for epigenetic alterations capable to affect the expression of those miRs showed significant association between expression of a particular miRNA (miR-17-5p) and the methylation of its promoter. Genetic alterations however, have failed to associate with expression of miR. Finally, this work suggests a list of good candidates miRNAs for which future functional studies should help to get insight into the role of these miRNAs

Les microARNs, régulateurs post-transcriptionnels de l’expression des gènes eucaryotes, sont impliqués dans la défense contre les pathogènes. Afin de favoriser leur multiplication, les virus et les bactéries ont développé des stratégies pour altérer la voie des miRNAs. Dans ce travail, nous avons montré que Helicobacter pylori, une bactérie responsable chez l’Homme de pathologies gastriques sévères, telles que l’ulcère ou le cancer, réprime un cluster de microARNs spécifique des cellules souches embryonnaires dans une lignée épithéliale gastrique. En utilisant une technique de séquençage à haut débit, nous avons identifié miR-372 comme le miRNA le plus exprimé dans cette lignée gastrique. Avec miR-373, miR-372 permet la prolifération cellulaire réprimant l’expression d’un inhibiteur du cycle cellulaire, the LArge Tumor Suppressor 2 (LATS2). Au cours de l’infection par H. pylori, l’expression de miR-372&373 est réprimée, provoquant une accumulation de LATS2 et un arrêt du cycle cellulaire. De manière importante, la répression de ces miRNAs est dépendante de la translocation de l’effecteur bactérien CagA dans la cellule hôte. Ces données constituent un nouvel exemple d’interaction hôte-pathogène impliquant les miRNAs et ont identifié le couple LATS2/miR-372&373 comme un mécanisme inattendu dans l’arrêt du cycle cellulaire observé au cours de l’infection. Ce mécanisme pourrait refléter l’inhibition de l’auto-renouvellement de l’épithélium gastrique, processus impliqué dans la défense contre les infections bactériennes. / MicroRNAs, post-transcriptionnal regulators of eukaryotic gene expression, are implicated in host defense against pathogens. Viruses and bacteria have evolved strategies to suppress miRNA functions with the aim to establish a sustainable infection. In this work, we report that Helicobacter pylori, a bacterium responsible for severe human gastric inflammatory diseases and cancers, down-regulates an embryonic-specific microRNAs cluster in a gastric epithelial cell line. We reveal by using a deep sequencing approach that hsa-miR-372 is the most abundant miRNA expressed in this gastric cell line where, together with hsa-miR-373, it promotes cell proliferation by silencing the expression of a cell cycle inhibitor, the LArge Tumor Suppressor 2 (LATS2). Upon H. pylori infection, miR-372&373 synthesis is inhibited, leading to the derepression of LATS2 and thus, to a cell cycle arrest at the G1/S transition. Importantly, this down-regulation of a specific cell cycle-regulating microRNA is dependent on the translocation of the bacterial effector CagA into the host cells. These data constitute a novel example of host-pathogen interplay involving microRNAs and unveil the couple LATS2/miR-372&373 as an unexpected mechanism in infection-induced cell cycle arrest in proliferating gastric cells which may be relevant of inhibition of gastric epithelium renewal, a major host defense mechanism against bacterial infections.

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

Les exosomes sont des nanovésicules de 30 à 100nm sécrétées dans le milieuextracellulaire par une grande majorité de types cellulaires. Entourés d’une bicouchelipidique similaire aux radeaux lipidiques, ils contiennent des protéines, de l’ARNm et desmicroARNs. Récemment, il a été montré que les exosomes pourraient participer auxdialogues moléculaires inter-organes, au même titre que les protéines solubles (hormones etcytokines). Au cours de cette thèse, nous avons émis l’hypothèse que le muscle squelettiquepourrait utiliser les exosomes comme mode de communication intercellulaire, en plus desmyokines qu’il sécrète. Nous avons montré en couplant des techniques de microscopieélectronique, de génomique, de biologie cellulaire et moléculaire, et d’analysesprotéomiques, que le muscle était capable de sécréter des exosomes, dont la compositionvariait au cours de la myogenèse. De plus, nous avons montré que les exosomes sécrétéspar les cellules prolifératrices et différenciées avaient des rôles distincts au cours de ladifférenciation myogénique, via le transfert des microARNs notamment.En parallèle, nous nous sommes intéressés aux exosomes sécrétés par le musclesquelettique en situation d’insulino-résistance induite par du palmitate. En utilisant unedouble approche in vitro et in vivo, nous avons montrés que les exosomes sécrétés par lacellule musculaire insulino-résistante ont une morphologie et une composition luminalemodifiée. Enfin, ces exosomes sécrétés sembleraient transmettre un signal délétère àd’autres cellules musculaires différenciées, et aux autres tissus insulino-sensibles, comme lepancréas. / Exosomes are nanovesicles from 30 to 100nm, secreted into the extracellular spaceby a large majority of cell types. Surrounded by a lipid bilayer similar to lipid rafts, theycontain proteins, mRNA and microRNAs. Recently, it has been shown that exosomes maybe involved in inter-organs dialogues, as well as soluble proteins (hormones and cytokines).In this thesis, we hypothesized that skeletal muscle could use exosomes asintercellular communication mode, in addition to myokines. We have shown by couplingelectron microscopy techniques, genomics, molecular and cellular biology, and proteomicanalyzes, that the muscle was able to secrete exosomes, whose composition varied duringmyogenesis. In addition, we have shown that exosomes secreted by proliferating anddifferentiated cells have distinct roles during the myogenic differentiation, especially throughthe transfer of microRNAs. In parallel, we are interested in exosomes secreted by insulin resistant skeletalmuscle, induced by palmitate. Using a dual approach in vitro and in vivo, we have shown thatexosomes secreted by insulin-resistant muscle cells have a morphology and a luminalcomposition modified. Finally, these exosomes secreted seem to transmit a deleterioussignal to other differentiated muscle cells, and other insulin-sensitive tissues such as thepancreas.

85% des patients atteints de cancer du pancréas présentent au diagnostic des formes avancées de la maladie qui empêchent leur prise en charge thérapeutique efficace. Il est donc urgent de mettre en évidence des marqueurs diagnostics permettant de détecter plus tôt ces cancers, mais également leur rechute, afin d'améliorer leur prise en charge. Les miARNs (micro acides ribonucléiques) sont des biomarqueurs du cancer du pancréas, présentant une valeur clinique démontrée pour la détection précoce des tumeurs et le suivi de la réponse au traitement. Cependant, les méthodes actuelles d'extraction et de détection de ces molécules ne sont pas adaptées à une utilisation clinique. Les nouvelles technologies issues des méthodes de micro et nanofabrication ont le potentiel de permettre la mise en place de tests diagnostiques, offrant un haut degré de portabilité et de robustesse, une lecture en temps réel, et à bas coût. Nous proposons ici une plateforme nanofluidique couplée à une détection en fluorescence permettant la mesure en temps réel d'interactions moléculaires en milieu hyper-confiné. Nous décrivons dans un premier temps la plateforme de détection via un modèle théorique à une dimension basé sur la dynamique moléculaire permettant de prédire la capture spécifique des miARNs dans un nanocanal fonctionnalisé. L'originalité du système réside dans une accroche non homogène des miARNs sur la surface du capteur. Ainsi, nous démontrons que l'étude du profil spatial d'hybridation engendré permet de déterminer l'affinité du miARN capturé avec la séquence sonde en une seule étape, sans lavage. Nous démontrons également l'excellente spécificité du biocapteur qui permet la discrimination rapide (moins de 10 minutes) de SND (single nucleotide difference). Les performances du dispositif pour des applications au plus près des problématiques biologiques dans le cadre de la détection du cancer du pancréas sont enfin discutées : les effets de la préparation d'échantillon types biofluides complexes sur l'extraction de miARNs sont étudiés, puis deux approches permettant la détection de miARNs endogènes sont décrites et comparées, conduisant à la détection de miARNs extraits de cultures cellulaires modèles du cancer du pancréas. / 85% of patients affected by pancreatic adenocarcinoma (PDA) are diagnosed at an advanced stage, preventing effective care and curative treatments. Therefore, it is urgent to identify reliable biomarkers for the early detection of disease status, including relapse. MiRNAs (micro ribonucleic acids) are biomarkers of PDA, with demonstrated clinical value for early detection of tumors and monitoring of response to treatment. However, current methods of extraction and detection of miRNA are not compatible with clinical use. New technologies derived from micro and nanofabrication methods have the potential to facilitate the implementation of diagnostic tests, by offering a high degree of portability and robustness, short time to results at low cost. Here, we propose a nanofluidic platform coupled to fluorescence detection for the real time measurement of molecular interactions in a confined environment. We first describe the detection platform via a one-dimension theoretical model based on molecular dynamics to predict the capture of miRNAs into biofunctionalized nanochannels. The originality of the system lies in the non-homogeneous hybridization of miRNA targets onto the sensor. We demonstrate that the analysis of the spatial hybridization profile enables the determination of the affinity of the captured miRNA with the probe sequence in a wash-free single step. We then show the rapid discrimination (less than 10 minutes) of single nucleotide difference (SND) using this strategy. The performance of the device in the context of pancreatic cancer detection is discussed: the effect of sample preparation of complex biofluids is studied and two labeling approaches compatible with the detection of endogenous miRNAs are described and compared, leading to the detection of miRNAs extracted from model cell cultures of pancreatic cancer.

Les exosomes sont des nanovésicules de 30 à 100nm sécrétées dans le milieuextracellulaire par une grande majorité de types cellulaires. Entourés d'une bicouchelipidique similaire aux radeaux lipidiques, ils contiennent des protéines, de l'ARNm et desmicroARNs. Récemment, il a été montré que les exosomes pourraient participer auxdialogues moléculaires inter-organes, au même titre que les protéines solubles (hormones etcytokines). Au cours de cette thèse, nous avons émis l'hypothèse que le muscle squelettiquepourrait utiliser les exosomes comme mode de communication intercellulaire, en plus desmyokines qu'il sécrète. Nous avons montré en couplant des techniques de microscopieélectronique, de génomique, de biologie cellulaire et moléculaire, et d'analysesprotéomiques, que le muscle était capable de sécréter des exosomes, dont la compositionvariait au cours de la myogenèse. De plus, nous avons montré que les exosomes sécrétéspar les cellules prolifératrices et différenciées avaient des rôles distincts au cours de ladifférenciation myogénique, via le transfert des microARNs notamment.En parallèle, nous nous sommes intéressés aux exosomes sécrétés par le musclesquelettique en situation d'insulino-résistance induite par du palmitate. En utilisant unedouble approche in vitro et in vivo, nous avons montrés que les exosomes sécrétés par lacellule musculaire insulino-résistante ont une morphologie et une composition luminalemodifiée. Enfin, ces exosomes sécrétés sembleraient transmettre un signal délétère àd'autres cellules musculaires différenciées, et aux autres tissus insulino-sensibles, comme lepancréas.

Les lésions musculaires sont des événements fréquents. Le diagnostic repose sur la mesure de biomarqueurs sanguins. Les outils actuels présentent des limites qui justifient la recherche de nouveaux candidats biomarqueurs. Récemment, des petits ARNs non codants, les microARNs (miARNs), ont été identifiés. Détectables dans le plasma, certains sont spécifiques d’un tissu et ont été proposés comme de potentiels biomarqueurs de lésions tissulaires. Toutefois, leur intérêt dans le diagnostic des lésions musculaires chez l’individu sain n’est pas connu. Le but de ce travail était d’identifier et de caractériser la réponse des miARNs circulants à des lésions musculaires chez le rat.Nous avons premièrement étudié les profils plasmatiques des miARNs en réponse à des lésions musculaires myotoxiques chez le rat sain pour identifier des candidats biomarqueurs et leurs cinétiques de détection. Un criblage par RT-qPCR nous a conduits à identifier l’augmentation importante des niveaux plasmatiques de miARNs spécifiques du tissu musculaire, miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p et -499-5p avec un pic de détection à 12 h. De plus, deux miARNs non spécifiques du muscle, miR-378a-3p et miR-434-3p, avaient des profils comparables. L’évaluation des performances diagnostiques a montré que les miARNs sélectionnés pouvaient discriminer les rats lésés des rats non lésés avec peu d’erreurs et une approche combinatoire nous permettait d’améliorer encore ces performances. Ces résultats ont été confirmés chez des rates femelles et des rats mâles âgés. Par ailleurs, nous avons évalué la robustesse des miARNs que nous avons sélectionnés. Malgré des profils d’expression différents des miARNs dans les fibres lentes ou rapides, le phénotype du muscle lésé avait une influence limitée sur la réponse des miARNs. Nous avons ensuite observé que la lésion d’une masse musculaire croissante ne s’accompagnait pas d’une réponse proportionnelle des miARNs circulants. Les miARNs sélectionnés n’augmentaient pas en réponse à des lésions musculaires traumatiques. Néanmoins, nous avons observé que miR-133a-3p et -133b-3p pourraient être des marqueurs intéressant pour détecter un remodelage musculaire précoce après des lésions neurologiques. Enfin, l’hémolyse et la contamination plaquettaire, deux paramètres préanalytiques connus pour induire des modifications des profils circulants, n’avaient pas d’effet sur les miARNs que nous avions identifiés.Pris dans leur ensemble, nos résultats montrent que les miARNs circulants spécifiques du muscle ainsi que miR-378a-3p et miR-434-3p, sont des biomarqueurs robuste et prometteur de lésions musculaires aigues chez le rat. / Skeletal muscle damage is an often-occuring event. Diagnosis is based on blood biomarkers assessment. Yet, the markers currently available suffer limitations and new biomarker candidates are needed. Recently, small non-coding RNA, microRNAs (miRNAs), were identified. Detectable in plasma, some miRNAs are tissue-specific and have been proposed as biomarkers of tissue damage. However, their relevance as biomarkers of skeletal muscle damage in healthy individuals is unknown. The aim of this work was to identify and characterize the circulating miRNAs response to muscle damage in rats.First, we studied circulating miRNAs response to myotoxic muscle damage in healthy rats in order to identify biomarker candidates and their detection kinetics. RT-qPCR profiling led to the identification of muscle-specific miRNAs that subtantially increased in plasma in response to muscle damage, namely miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p, and -499-5p with a peak value at 12 h. Two non-muscle-specific miRNAs, miR-378a-3p and miR-434-3p, had similar profiles. The evaluation of the diagnostic accuracy has shown that selected miRNAs were able to discriminate damaged from non-damaged rats with almost no error and a combinatory approach was able to further increase this accuracy. Similar results were found in female and aged rats. Moreover, we sought to evaluate the robustness of selected miRNAs. Despite diferente expression of selected miRNAs in slow and fast fibers, the phenotype of injured muscle had a very limited influence on the plasma miRNA response. Then, we induced muscle damage in an increasing muscle mass and we observed that damage responsive miRNA response was not proportional to the extent of muscle damage. Selected miRNAs did not increased in response to traumatic muscle damage. However, we observed that miR-133a-3p et -133b-3p could be useful markers to detect an early muscle remodeling following neurologic damage. Finally, hemolysis and platelet contamination, two pre-analytical factors known to affect circulating miRNA profiles, had no effect on the miRNAs we selected.Taken together, our results show that circulating muscle-specific miRNAs as well as miR-378a-3p and miR-434-3p, are robust and promising biomarkers of acute muscle damage in rats.