La mitochondrie est restée longtemps cantonnée au rôle de centrale énergétique cellulaire. On sait désormais qu'elle est aussi la principale source d'espèces réactives oxygénées, impliquées dans le stress oxydant et la signalisation inter- cellulaire. Le dérèglement de l'activité mitochondriale est ainsi susceptible d'être la cause de l'apparition et de la progression de maladies associées au vieillissement, comme le cancer et les maladies neurodégénératives. Dans le cadre de la leucémie aiguë myéloïde, des études menées par l'équipe dirigée par Jean-Emmanuel Sarry du Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse, ont montré qu'il est possible de sensibiliser les cellules jusqu'alors résistantes à la chimiothérapie, en ciblant préalablement la fonction mitochondriale. C'est dans ce contexte que s'inscrit le sujet de cette de thèse, portant sur la conception et la réalisation de micro-capteurs électrochimiques dédiées à l'analyse du métabolisme mitochondrial, à l'échelle de la mitochondrie isolée. La fabrication des microsystèmes s'est déroulée dans la salle blanche du Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes de Toulouse, sous l'encadrement des chercheurs Jérôme Launay et Pierre Temple-Boyer, spécialisés dans la conception de capteurs pour la détection d'espèces en phase liquide. Finalement, un système complet assurant le couplage à la microscopie et à la gestion des fluides a été fabriqué, validé, et breveté. Les résultats obtenus nous permettent d'envisager l'analyse à l'échelle de la mitochondrie unique par une approche parallélisée, ce qui n'a encore jamais été réalisé. / The role of mitochondria have been restricted to oxidative phosphorylation for a long time. Now it is clear that they are also the main sources of reactive oxygen species, implied in oxidative stress and cell-to-cell signaling. Thus, mitochondrial malfunction is potentially the cause of the appearance and the progression of diseases linked to ageing like cancers and neurodegenerative troubles. In the frame of acute myeloid leukemia, studies governed by Jean-Emmanuel Sarry of the Cancer Research Center of Toulouse, showed that it is possible to improve the efficacy of current chemotherapies by targeting mitochondria's function. In this context, the objective of the thesis presented here consist in the design and the manufacturing of electrochemical micro-sensors, dedicated to the analysis of the metabolic activity of isolated mitochondria. The manufacturing occurred in the clean room facilities of the Laboratory for Analysis and Architecture of Systems of Toulouse under the supervision of Jérôme Launay and Pierre Temple-Boyer, researchers specialized in the development of solutions aiming the detection of species diluted in solution. Finally, a complete system ensuring the coupling with microscopy and fluidics have been realized, validated, and patented. The results obtained allow us to consider the analysis at the scale of the single mitochondrion with a parallelized approach, thing that have never been made.

L'érythropoïèse est un mécanisme complexe responsable de la formation des erythrocytes à partir des cellules souches hématopoïétiques. Notre équipe a précédemment montré que l'hyperthermie légère favorise l'expansion et accélère la différenciation des cellules mégacaryocytes en culture. Le but de mes travaux était de caractériser les effets de l'hyperthermie légère sur les autres voies de différenciation myéloïdes (cellules érythroïdes, granulocytes et monocytes) et d'identifier les mécanismes d'action responsables des effets observés sur l'érythropoïèse. Nous montrons que l'hyperthermie légère permet un accroissement de l'expansion sur la majorité des lignées testées et accélère leur différenciation et maturation. De plus, nos résultats montrent que l'hyperthermie légère favorise une entrée rapide des cellules CD34+ quiescentes en cycle cellulaire et augmente l'expression de plusieurs protéines de choc thermique. En conclusion, nos résultats suggèrent que les effets observés de l'hyperthermie légère sur l'érythropoïèse sont en partie dus à l'activation de plusieurs sentiers de signalisation intracellulaire ainsi que du facteur proérythrocytaire GATA-1.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La rupture de la barrière hémoencéphalique (BHE) ainsi que l’infiltration cellulaire sont des évènements pathophysiologiques caractéristiques de la sclérose en plaques et de son modèle animal, l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Cependant, leur relation avec l’évolution de l’EAE est obscure, notamment car les préparations histologiques standards recquièrent le sacrifice des animaux et nous privent d’informations cruciales quant à l’initiation, au développement et à la progression de la maladie. Nous utilisons le modèle EAE chez la lignée de souris lys-GFP ki, chez laquelle les cellules myéloïdes (i.e. neutrophiles et monocytes) expriment eGFP. De l’imagerie intravitale est effectuée à des moments précis, ce qui permet l’étude de l’infiltration cellulaire en plus de l’évaluation de l’intégrité de la barrière hémo-encéphalique (BHE) au cours de la pathologie. Les séances d’imagerie non-terminales offrent un contexte temporel considérable, puisqu’il est possible de suivre le développement de la maladie chez un animal qui a été précédemment imagé. La première étape a donc consisté à établir que la chirurgie et la séance d’imagerie n’avaient aucune influence sur le développement de l’EAE chez les animaux expérimentaux. Les résultats obtenus à l’aide d’imagerie intravitale tendent à démontrer qu’un affaiblissement de la BHE envers les molécules de petite taille (760 Da) est corrélé à l’infiltration de cellules GFP-positive dans la moelle épinière. Il est d’autant plus intéressant de constater que cette invasion cellulaire arrive en même temps que l’apparition des symptômes cliniques chez les animaux atteints d’EAE. Nous avançons l’hypothèse que les neutrophiles sont les cellules myéloïdes responsables de brèches initiales dans la BHE, qui influençent son intégrité aux stades précoces de la maladie. Des expériences de déplétion envers les neutrophiles ont donc été effectuées chez des animaux EAE afin de confirmer notre hypothèse. Les résultats suggèrent que les neutrophiles influencent l’initiation de la maladie et sa sévérité totale, en plus d’être intimement liés à l’état de la BHE tôt dans la pathologie. / Blood-spinal cord barrier (BSCB) disruption and immune cell infiltration are early pathophysiological hallmarks of multiple sclerosis (MS) and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Their relationship with the course of EAE remains unclear, however, notably because histological tissue preparations involve sacrifice and inherently result in the loss of crucial information regarding the initiation or development and progression of the disease. We use the EAE model in the lys-GFP ki mouse strain, in which blood-borne myeloid cells (i.e. neutrophils and monocytes) express eGFP. Intravital two-photon microscopy is performed at selected time points, enabling the investigation of cellular infiltration together with the assessment of the blood- barrier (BBB) integrity over the course of the pathology. Non-terminal imaging sessions offer extensive temporal context as it is possible to follow the development of the disease in an animal which has been previously imaged. One can appreciate the advantage of such a method as it is possible to relate, in the same animal, previous observations with clinical outcome. The first step thus consisted in establishing that the surgery and imaging session did not affect the development of EAE in experimental animals. Results obtained demonstrate that the permeability of the BBB to small molecular tracers (760 Da) correlates with the infiltration of GFP-positive myeloid cells into the spinal cord parenchyma. Interestingly, this cellular invasion is reminiscent of the appearance of clinical symptoms displayed by EAE animals. We put forward the hypothesis that neutrophils are the myeloid cells responsible for initial breaches in the BBB, influencing the latter’s integrity at early stages of the disease. Neutrophil depletion experiments have thus been performed in EAE mice in order to confirm this hypothesis. Results suggest that neutrophils influence the initiation and total severity of the disease, as well as being intimately linked to the status of the BBB early in the pathology.

Les enzymes de la famille Ten-Eleven-Translocation (TET) sont des oxygénases dépendantes du 2-oxoglutarate et du Fe (II) capables d’hydroxyler les cytosines méthylées. La conversion en 5-hydroxyméthylcytosines constituerait une étape vers la déméthylation et les protéines TET seraient donc impliquées dans le contrôle épigénétique de la transcription. Des mutations inactivatrices acquises du gène TET2 ont été décrites dans environ 20% des hémopathies myéloïdes humaines. L'analyse de deux modèles murins d’invalidation de Tet2 montre que Tet2 contrôle l'hydroxyméthylation et l’homéostasie du compartiment hématopoïétique. Son inactivation entraine des anomalies pléiotropiques des stades précoces et tardifs de l’hématopoïèse et le développement d'hémopathies myéloïdes. L'étude du statut de TET2 chez une grande série de patients porteurs d'hémopathies lymphoïdes matures retrouve des mutations de ce gène chez 12% des cas de lymphomes T. Celles-ci sont significativement associées aux mutations du gène DNMT3A et sont plus fréquemment observées au sein de deux sous-types, le lymphome T angio-immunoblastique et le lymphome T périphérique non spécifié. L’analyse de populations triées montre la préexistence des mutations de TET2 ou de DNMT3A dans les progéniteurs hématopoïétiques chez certains patients.En conclusion, les mutations de TET2 peuvent survenir dans des progéniteurs précoces, leur conférer un avantage sélectif par rapport aux progéniteurs sauvages et conduire au développement d’une hématopoïèse clonale. Des anomalies génétiques additionnelles semblent nécessaires à la transformation tumorale aussi bien myéloïde que lymphoïde. Ces deux types d’hémopathies pourraient donc se développer à partir d’une même atteinte du compartiment des cellules souches hématopoïétiques. / The Ten-Eleven-Translocation (TET) enzymes belong to a family of oxygenases that are dependent on 2-oxoglutarate and Fe (II) and are able to oxidize methylcytosines. This may represent a step toward DNA demethylation and as such these proteins are involved in the epigenetic control of transcription. Acquired TET2 loss-of-function mutations have been reported in about 20% of human myeloid malignancies.Analysis of two Tet2-deficiency mouse models shows that Tet2 controls hydroxymethylation and homeostasis in the hematopoietic compartment. Tet2 deficiency results in pleiotropic abnormalities of both early and late steps of hematopoiesis and leads to the development of myeloid disorders. The sequencing of TET2 in a large series of patients with mature lymphoproliferations identifies TET2 mutations in 12% of T-cell lymphoma. They are significantly associated with DNMT3A mutations and are more frequently observed in two subtypes, the angioimmunoblastic T-cell lymphoma and the peripheral T-cell lymphoma, not other specified. Analysis of flow-sorted populations shows the presence of TET2 and DNMT3A alterations in hematopoietic progenitors in some patients. In summary, TET2 mutations may affect early progenitors, confer a selective advantage compared with controls progenitors and result in a clonal hematopoiesis. Some additional genetic events are likely required to the myeloid or lymphoid transformation. Both diseases could therefore arise from a common alteration of the hematopoietic stem cell compartment.

La LMMC est une pathologie clonale de la cellule souche hématopoïétique dont les caractéristiques la classent parmi les syndromes myélodysplasiques/myéloprolifératifs (SMD/SMP). L’invalidation conditionnelle de Tif1γ au niveau hématopoïétique chez la Souris (Tif1γΔ/Δ) est responsable du développement d’un SMD/SMP mimant la LMMC humaine lorsque la souris atteint l’âge de 6 mois, faisant de Tif1γ un gène suppresseur de tumeur. Par ailleurs, malgré une monocytose, la population macrophagique péritonéale de ces souris est diminuée.Les objectifs de mon travail étaient de caractériser chez les souris malades la population myéloïde et d’étudier la différenciation macrophagique. Nous avons identifié chez les souris homozygotes Tif1γΔ/Δ une population morphologiquement immature, associant des caractéristiques granulocytaires et monocytaires. Les propriétés phénotypiques et moléculaires de cette population évoquent celles des cellules myéloïdes suppressives granulocytaires de type PMN-MDSC, faisant de Tif1γ un régulateur négatif de son développement. En sus, la différenciation in vitro des cellules myéloïdes médullaires en macrophages sous l’effet du CSF-1 est altérée. La baisse d’expression du CSF-1R n’explique pas à elle seule ces altérations puisque celle des cellules dendritiques est également perturbée sans modification de l’expression du GM-CSFR. Nous émettons l’hypothèse que l’augmentation d’expression de S100A8 et S100A9 chez les souris malades induit le développement des progéniteurs myéloïdes en cellules proches des PMN-MDSC au détriment des différenciations dendritique et macrophagique. En conclusion, Tif1γ est un régulateur majeur de la myélopoïèse. / Chronic myelomonocytic leukemia (CMML) is a hematologic stem cell disease whose characteristics correspond to myelodysplastic/myeloproliferative syndroms (MDS/MPS). Hematopoietic conditional deletion of Tif1γ in mice leads to the development of a MDS/MPS, mimiking human CMML, when age is comprised between 6 to 10 months, defining Tif1γ as a tumour suppressor gene. Moreover, peritoneal macrophage population in these mice is decreased despite a monocytosis.The aims of my work were first to characterize in sick mice the myeloid population, and second to study macrophage differentiation. The myeloid population in Tif1γΔ/Δ mice is morphologically immature, with granulocytic and monocytic features. We demonstrated that phenotypic and molecular characteristics of this population are close to those observed in PMN-MDSC (polymorphonuclear myeloid-derived suppressor cells), suggesting that Tif1γ is a negative regulator gene of this myeloid subset. Furthermore, we showed that in vitro macrophage differentiation of myeloid progenitors upon CSF-1 treatment is altered. Decreased expression of CSF1-R (CSF-1 receptor) does not totally explain this alteration since dendritic cell differentiation is also abnormal, without alteration in GM-CSFR expression. Therefore, we hypothesize that S100A8 and S100A9 hyperexpression in Tif1γΔ/Δ mice is able to promote PMN-MDSC-like differentiation at the expense of macrophage and dendritic differentiations. In conclusion, Tif1γ is a major myelopoiesis regulator gene.

Les enzymes de la famille Ten-Eleven-Translocation (TET) sont des oxygénases dépendantes du 2-oxoglutarate et du Fe (II) capables d'hydroxyler les cytosines méthylées. La conversion en 5-hydroxyméthylcytosines constituerait une étape vers la déméthylation et les protéines TET seraient donc impliquées dans le contrôle épigénétique de la transcription. Des mutations inactivatrices acquises du gène TET2 ont été décrites dans environ 20% des hémopathies myéloïdes humaines. L'analyse de deux modèles murins d'invalidation de Tet2 montre que Tet2 contrôle l'hydroxyméthylation et l'homéostasie du compartiment hématopoïétique. Son inactivation entraine des anomalies pléiotropiques des stades précoces et tardifs de l'hématopoïèse et le développement d'hémopathies myéloïdes. L'étude du statut de TET2 chez une grande série de patients porteurs d'hémopathies lymphoïdes matures retrouve des mutations de ce gène chez 12% des cas de lymphomes T. Celles-ci sont significativement associées aux mutations du gène DNMT3A et sont plus fréquemment observées au sein de deux sous-types, le lymphome T angio-immunoblastique et le lymphome T périphérique non spécifié. L'analyse de populations triées montre la préexistence des mutations de TET2 ou de DNMT3A dans les progéniteurs hématopoïétiques chez certains patients.En conclusion, les mutations de TET2 peuvent survenir dans des progéniteurs précoces, leur conférer un avantage sélectif par rapport aux progéniteurs sauvages et conduire au développement d'une hématopoïèse clonale. Des anomalies génétiques additionnelles semblent nécessaires à la transformation tumorale aussi bien myéloïde que lymphoïde. Ces deux types d'hémopathies pourraient donc se développer à partir d'une même atteinte du compartiment des cellules souches hématopoïétiques.

La persistance du VIH-1 est associée au maintien de l’inflammation chronique chez les patients infectés, malgré la mise en place de combinaison de traitements antirétroviraux. L’inflammation chronique est associée à un risque augmenté de développer des comorbidités, non associées au SIDA. Les polynucléaires neutrophiles (PNN) sont des cellules myéloïdes qui ont été impliqués dans de multiples maladies inflammatoires chroniques. Néanmoins, leur rôle dans l’infection par le VIH-1 est moins bien connue. Afin de pallier ce manque de connaissances, nous avons évalué l’hétérogénéité des PNNs dans le modèle macaque cynomolgus infecté par le SIVmac251. L’analyse phénotypique par cytométrie de masse a révélé la circulation de PNNs immatures en phase chronique de l’infection. En caractérisant l’hétérogénéité des PNNs au cours de l’infection par le SIV, nous avons observé une augmentation des fréquences des neutrophiles immatures et activés dans le sang dès la primo-infection. En phase chronique, les PNNs immatures et activés étaient toujours significativement augmentés dans le sang et la moelle osseuse. Au cours de l’infection, les PNNs avaient une fonction immunostimulatrice envers la prolifération et la sécrétion cytokinique des lymphocytaire T. L’initiation d’un traitement antirétroviral précoce a permis de restaurer le phénotype des PNNs. Les PNNs sont des cellules à fort potentiel pro-inflammatoire abondantes qui devraient être ainsi considérés comme de nouveaux effecteurs de l’inflammation chronique associée au VIH-1. / Even under combinational antiretroviral treatments (cART), HIV-1 persistence is associated with chronic inflammation in infected patients, leading to an increased risk of non-AIDS-related comorbidities. Polymorphonuclear neutrophils (PMN), have been less studied in HIV infection whereas they were associated with chronic inflammation diseases. To evaluate PMN heterogeneity in SIVmac251 nonhuman primate infection model, we first performed multiparameter single-cell phenotyping by mass cytometry giving a global vision of the immune system. This analysis demonstrated circulation of immature PMN with impaired during chronic infection. Then, we characterized neutrophils heterogeneity in the course of SIV infection. In primary infection, there was an increased frequency of CD10- immature and CD62L-low primed PMNs in peripheral blood. In chronic phase, CD10- immature PMNs were significantly higher in bone marrow and blood, maintaining a primed profile. During SIV infection, PMNs demonstrated variable immunomodulatory function against T cells proliferation and cytokine production. Early cART allowed to restore PMN phenotype. In this study, we provide unprecedented insight into PMN heterogeneity in the course of SIV infection. Since PMN represent 40-70% of circulating leukocytes and primed PMN are more potent to release pro-inflammatory cytokines and to transmigrate, they should be considered as a new player in HIV-1 chronic inflammation.

À l'heure actuelle, environ 40 millions de personnes vivent avec le VIH/SIDA et plus de 30 millions de décès ont été constatés depuis le début de cette épidémie, la plupart des victimes vivant dans les pays en développement. Depuis les premières manifestations du SIDA et la découverte du virus d'immunodéficience humaine, des progrès considérables ont été réalisés en ce qui concerne notre compréhension des interactions hôte/pathogène, du système immunitaire et des mesures préventives et sociales à adopter pour contrer la progression du VIH/SIDA. Cependant, malgré tous ces progrès, le nombre d'individus infectés par le virus d'immunodéficience humaine ne cesse de croître, ce qui suggère que les outils thérapeutiques actuels et les approches préventives et sociales déployées à ce jour ne sont pas suffisants. C'est donc dire que d'autres stratégies de traitement doivent être envisagées et développées pour freiner la dissémination du virus et permettre son éradication. À ce sujet, les thèmes de recherche concernant les interactions hôte/pathogène et le rôle de nombreux facteurs cellulaires dans le cycle réplicatif du VIH-1, pourraient mener à l'élaboration éventuelle de telles stratégies. Actuellement, plusieurs études démontrent que des molécules dérivées de la cellule hôte incorporées dans l'enveloppe virale peuvent modifier son cycle de vie en lui conférant les caractéristiques correspondant à leurs fonctions physiologiques normales. D'une façon générale, ces molécules permettent au virus d'échapper à la réponse immunitaire humorale, d'augmenter son attachement aux cellules cibles et d'amorcer des événements signalétiques dans les cellules avec lesquelles il entre en contact. Cette thèse décrit en première partie l'importance de deux de ces molécules, soient les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH-II) et la molécule de costimulation CD86. Les résultats obtenus à l'aide de plusieurs approches complémentaires démontrent que l'incorporation de ces molécules permet au VIH-1 de présenter un antigène nominal à une cellule lymphocytaire T CD4+ reconnaissant de façon spécifique le peptide logé dans la niche peptidique du CMH-II incorporée dans l'enveloppe virale. Cette présentation antigénique induit des signaux de transduction menant à la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnels NF-KB et NFAT, permettant ainsi l'activation de la transcription du génome viral dans les lymphocytes T CD4+. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux myeloid related proteins (MRP). Ces molécules, qui ne sont pas incorporées dans l'enveloppe virale, sont impliquées dans la réponse inflammatoire et on les retrouve en quantité augmentée suite à l'infection par le VIH-1. Nos résultats indiquent que les MRP activent la réplication du VIH-1 dans les cellules lymphocytaires T CD4+ par l'intermédiaire du facteur transcriptionnel NF-KB. Globalement, les travaux présentés dans cette thèse permettent d'approfondir notre compréhension du rôle joué par ces facteurs cellulaires dans la réplication du VIH-1. / At the moment, more than 40 millions individuals Worldwide are affected by the human immunodeficiency virus (HIV) and since the beginning of this pandemic, more than 30 millions deaths have occurred. The important developments regarding HIV pathogenesis, therapeutic strategies, immune System, and preventive measures have not been sufficient to stop or even to slow down the dissemination of HIV/AIDS around the world. Today, research topics regarding the role of cellular factors and host/pathogens interactions on the virus life cycle could eventually lead to the development of efficient strategies to fight the spread of this epidemic. The studies presented in this thesis describe how three types of molecules modulate its replicative cycle. These molecules include the major histocompatibility complex class II molecules and the CD86 costimulatory molecule, both of which are embedded into human immunodeficiency virus envelope, and MRPs, which are proteins involved in inflammatory responses that are not embedded in viral envelope. Using different strategies, we observed that the incorporation of CD86 costimulatory molecule and of the major histocompatibility complex class II molecules enable HIV-1 to present nominal antigens to CD4+ T lymphocytes, activate them through NF-KB and NFAT transcriptional factors, thereby activating viral replication. We also observed that MRPs activate HIV-1 replication in CD4+ T cells via NF-KB transcriptional factor. The work presented here deepens our understanding of how cellular factors can modulatevirus replication.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Les réponses cellulaires et moléculaires qui sont mises en place après une lésion de la moelle épinière et des nerfs périphériques diffèrent. Les processus de réparation qui veillent à rétablir l’intégrité tissulaire favorisent la régénération axonale seulement dans le système nerveux périphérique (SNP) lésé. Des inhibiteurs associés aux débris de myéline exerceraient un blocage de la repousse axonale dans le système nerveux central (SNC) lésé. L’objectif de cette étude visait, dans un premier temps, à répertorier et à mesurer l’expression génique des récepteurs connus de ces inhibiteurs dans toutes les régions encéphaliques de la souris avant et à la suite d’une contusion de la moelle épinère. Les résultats démontrent que les expressions des récepteurs NGR1, NGR2 et LINGO-1 sont les plus importantes et disséminées dans tout le cerveau. L’expression du co-récepteur p75NTR est plus restreinte, mais détectable dans certaines voies surpra-spinales, tandis que l’expression de TROY est presque inexistante. L’expression de ces récepteurs ne varie pas suivant un traumatisme de la moelle épinière au niveau thoracique. À l’opposé, les débris de myéline sont rapidement neutralisés par les cellules immunitaires dans le SNP lésé, ouvrant la voie à la régénération axonale. Pour évaluer la corrélation possible entre la régénération axonale et le recrutement des cellules immunitaires, nous avons étudié la repousse des axones du nerf sciatique chez la souris transgénique CD11b-TKmt-30 dans laquelle des traitements au ganciclovir entraînent la mort des cellules myéloïdes, normalement recrutées au site de lésion et dans le segment nerveux distal. Les résultats indiquent qu’en diminuant l’apport en cellules immunitaires myéloïdes (CD11b+), le rétablissement des fonctions sensori-motrices est compromis et associé à une absence de régénération axonale, une accumulation des débris de myéline, une déprivation en neurotrophines et à une déstablilisation de la vasculature et/ou une inhibition de l’angiogénèse. Ainsi, les cellules immunitaires (CD11b+) sont requises pour supporter la régénération axonale par de multiples mécanismes. En contrepartie, les cellules immunitaires ont un accès restreint au SNC ce qui abrogerait la régénération des voies supra-spinales lésées par l’action des inhibiteurs associés à la myéline reconnaissant leur récepteur à la surface des cônes de à croisssance. / The cellular and molecular responses that are activated after spinal cord and peripheral nerve injuries are quite distinct. These processes help restore tissue integrity and facilitate axonal regeneration in the injured peripheral nervous system (PNS). In the injured central nervous system (CNS), axonal regrowth is believed to be prevented by several myelin-associated inhibitors. The goal of this study is to examine and measure mRNA expression for the most studied myelin-associated inhibitors in the brain before and after a spinal cord contusion. Results show that NGR1, NGR2 and LINGO-1 are widely expressed throughout the mouse brain. In contrast, the co-receptor p75NTR is more specifically expressed in neuronal descending pathways from the brainstem, whereas TROY mRNA expression is absent. Notably, expression for these receptors was not modulated after trauma. Because myelin debris are efficiently cleared by immune cells after PNS lesion, axonal regeneration can proceed. To prove the link between axonal regeneration and the recruitment of immune cells, we have studied sciatic nerve regeneration in the CD11b-TKmt-30 transgenic mouse model in which the recruitment of myeloid cells is severely impeded by ganciclovir treatments. Results demonstrate that depletion of myeloid CD11b+ cells leads to severe deficits in recovery of sensory-motor functions that are associated with axonal regeneration failure, myelin debris accumulation, decrease of neurotrophin expression, and vascular destabilization and/or angiogenesis inhibition. Thus, CD11b+ myeloid cells are required to stimulate axonal regeneration via multiple mechanims. These results also suggest that the limited access of immune cells in the injured CNS could be, at least partly, responsible for the lack of regeneration of central axons.

L’expansion des cellules souches hématopoïétiques ex vivo représente une option des plus intéressante afin d’améliorer les greffes de moelle osseuse. Le facteur de transcription HOXB4 semble être le candidat ayant le plus de potentiel jusqu’à présent. Cependant, la très courte demi-vie de la protéine représente un obstacle majeur dans l’élaboration de protocoles cliniques. Par contre, la substitution d’un acide aminé (3 mutations individuelles) dans la partie N-terminale de la protéine augmente de près de 3 fois la stabilité intracellulaire de HOXB4. Nous avons comparé l’activité biologique de ces mutants à celle de HOXB4 natif (« wt ») dans des essais in vitro et in vivo. Nous avons démontré que la surexpression de HOXB4 muté par infection des cellules souches hématopoïétiques n’affectait pas leur pouvoir de reconstitution hématopoïétique à long terme dans des souris transplantées. Par ailleurs, nous avons noté que dans les essais de reconstitution hématopoïétique en compétition et en non compétition, les cellules surexprimant les protéines mutées ont une expansion supérieure in vitro et reconstituent le sang et la rate avec une répartition de cellules lymphoïdes et myéloïdes plus près de souris non-transplantées comparativement aux cellules exprimant HOXB4 « wt ». De plus, les cellules surexprimant la protéine HOXB4 mutée apparaissent beaucoup plus rapidement et en plus grande proportion dans le sang comparativement aux cellules surexprimant la forme native. Une des protéines HOXB4 mutées (1426) ne permet pas l’expansion des progéniteurs myéloïdes immatures (CMP) contrairement à la protéine « wt ». Et finalement, par les études de modulation intracellulaire protéique, nous avons démontré que les comportements des protéines HOXB4 « wt » et mutées envers les cellules souches hématopoïétiques et progéniteurs n’étaient pas complètement dus à un effet de concentration protéique. / Ex vivo hematopoietic stem cell expansion represents a most appealing option to improve bone marrow transplantation. Utilization of the unique hematopoietic stem cell (HSC) expansion abilities of the transcription factor HOXB4 for clinical applications is hampered by its short intracellular half-life. To overcome this difficulty, 3 different single amino-acid substitution mutants of HOXB4 with 3-4 fold increased half-life were generated and their biologic activity compared to that of wild type (wt) HOXB4 using in vitro and in vivo assays. We have shown that overexpression of mutated HOXB4 in HSC using an infection strategy did not impair their long term hematopoietic reconstitution potential in transplanted mice. We have found that cells overexpressing mutant HOXB4 had greater expansion in vitro in competitive and non-competitive designs than wt HOXB4. Moreover, in vivo peripheral blood and spleen repopulation had lymphoid and myeloid contributions closer to untransplanted animals with mutant than wt HOXB4. In addition, cells overexpressing mutant HOXB4 protein were detected much more rapidly and in greater proportion in peripheral blood than cells overexpressing the wt form. One of the mutated HOXB4 proteins (1426) did not promote the expansion of common myeloid progenitors in comparison to wt HOXB4. Finally, using intracellular protein modulation studies, we have shown that the effects of mutated and wt HOXB4 proteins in hematopoietic stem and progenitor cells were not completely due to a HOXB4 concentration effect.