Les malformations du développement cortical (MDC) résultent d’altérations au niveau de différentes étapes de la corticogénèse telles que la prolifération, la migration et la différenciation neuronale et sont généralement associées à des épilepsies pharmaco-résistantes et à des déficiences intellectuelles sévères. Les causes génétiques des MDC restent encore inconnues dans de nombreux cas, nous avons donc réalisé le séquençage de l’exome entier de nombreux patients présentant des MDC et les analyses ont permis de mettre en évidence l’implication des gènes KIF2A et NEDD4L dans les MDC. Dans le cadre de ma thèse, nous proposons de focaliser sur les conséquences cellulaires et neurodéveloppementales résultant des mutations dans les gènes KIF2A et NEDD4L retrouvées chez les patients atteints de MDC. KIF2A code pour une kinésine-13 qui a pour fonction de réguler la dynamique des microtubules (MT) via son activité MT dépolymérase ATP-dépendante aux niveaux des extrémités des MT. L’approche basée sur la technique d’électroporation in utero nous a permis de mettre en évidence le rôle crucial joué par KIF2A dans la régulation de la neurogénèse, la migration neuronale et le positionnement des neurones dans le cortex. En particulier, nos données révèlent que l’expression des mutants KIF2A responsables de MDC entraîne une augmentation du nombre de cellules à l’état de progéniteurs qui est conséquente à un allongement du temps passé dans le cycle cellulaire. Nos premières données cellulaires et au cours du développement montrent que l’expression des mutants KIF2A induit des altérations dans l’intégrité du fuseau mitotique, dans la progression mitotique et également une localisation anormale de KIF2A au niveau du cil primaire. NEDD4L code pour une E3 ubiquitine ligase qui joue un rôle dans l’ubiquitination de nombreux substrats permettant la régulation de leur dégradation et de leur localisation subcellulaire. Dans un premier temps, nos données cellulaires ont montré que les mutants associées à des MDC ont une sensibilité accrue pour la dégradation par le protéasome. De plus, l’approche d’électroporation in utero a permis de montrer que l’expression des mutants NEDD4L ainsi qu’un excès de NEDD4L WT dérégulent la neurogenèse, le positionnement des neurones et le processus de translocation terminal. Des études complémentaires, incluant le traitement à la rapamycine, ont révélé qu’un excès de NEDD4L WT mène à la dérégulation des voies de signalisations mTORC1 et Dab1 tandis que l’expression des mutants est associée à une dérégulation des voies mTORC1 et Akt. L’ensemble de ces résultats renforce donc dans un premier temps l’importance des protéines liées aux MT dans le développement cortical en décrivant le rôle crucial de la kinésine KIF2A dans des mécanismes tels que la dynamique de migration neuronale et dans la régulation du cycle cellulaire des progéniteurs neuronaux. D’autre part, nous fournissons également de nouvelles données permettant de mieux comprendre le rôle critique de NEDD4L dans la régulation des voies mTOR et de leurs contributions dans le développement cortical. / Malformations of cortical development (MCD) result from alterations in different stages of corticogenesis such as proliferation, migration and neuronal differentiation, and are generally associated with drug-resistant epilepsy and severe intellectual disabilities. The genetics causes of MCD remain largely unknown, we have thus performed the whole-exome sequencing of many patients with MCD and reported the identification of multiple pathogenic missense mutations in KIF2A and NEDD4L genes. Within the frame of my thesis project, we propose to focus on the cellular and neurodevelopmental consequences resulting from KIF2A and NEDD4L mutations shown to be involved in MCD. KIF2A is a member of the kinesin-13 family, which rather than regulating cargos transport along microtubules (MT), regulates MT dynamics by depolymerizing MTs. The in utero electroporation approach allowed us to highlight the crucial role of KIF2A in the regulation neurogenesis, neuronal migration and the neuronal positioning in the cortex. Particularly, our data show that the expression of the KIF2A mutants involved in MDC lead to an increase in the number of cells in proliferative state which is a consequence of a prolonged time spent in the cell cycle. Our first cellular data and during development show that the expression of pathogenic KIF2A mutations induce alterations in the mitotic spindle integrity, in the mitotic progression and also an abnormal localization of KIF2A in the primary cilium. NEDD4L encodes a member of the NEDD4 family of HECT-type E3 ubiquitin ligases known to regulate the turnover and function of a number of proteins involved in fundamental cellular pathways and processes. Firstly, cellular and expression data showed sensitivity of MCD-associated mutants to proteasome degradation. Moreover, the in utero electroporation approach showed that PNH-related mutants and excess wild-type NEDD4L affect neurogenesis, neuronal positioning and terminal translocation. Further investigations, including rapamycin-based experiments, found differential deregulation of pathways involved. Excess wild-type NEDD4L leads to disruption of Dab1 and mTORC1 pathways, while MCD-related mutations are associated with deregulation of mTORC1 and AKT activities. Altogether, these results reinforce the importance of MT-related proteins in cortical development describing the crucial role of KIF2A kinesin in mechanisms such as neuronal migration dynamics and neuronal progenitor’s cell cycle regulation. On the other hand, we also provide new data to better understand the critical role of NEDD4L in the regulation of mTOR pathways and their contributions in cortical development.

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L’hypertension constitue un facteur majeur de risque de maladies cardiovasculaires et touche à un pourcentage important de la population humaine. Il s’agit d’une maladie complexe étant donné son caractère multifactoriel. La régulation de la pression artérielle (PA) est sous contrôle de plusieurs gènes, appelés loci pour traits quantitatifs ou QTL, et elle est le résultat de leur interaction. Étant donné que la PA est un trait quantitatif sous contrôle de plusieurs composantes comme les facteurs génétiques et environnementaux, l’étude de l’hypertension est limitée chez les populations humaines. Ainsi la stratégie principale pour l’étude de cette maladie est l’identification de QTL à PA chez des souches congéniques de rat construites à partir des lignées hyper- et normotendues; à savoir les souches Dahl salt-sensitive [1] et Lewis, respectivement. Des études précédentes dans notre laboratoire ont localisé trois QTL à PA au niveau du chromosome 18 chez le rat. Au cours de ce projet, de nouvelles sous-souches ont été construites afin de raffiner la cartographie de ces QTL. Ainsi, les C18QTL1, C18QTL3 et C18QTL4 ont été définis. Des analyses moléculaires ont été effectuées sur deux gènes candidats pour le C18QTL3; à savoir, Adrb2 et Nedd4l associés précédemment à l’hypertension. La comparaison des résultats de séquençage des régions régulatrices et codantes de ces deux gènes, ainsi que leur analyse d’expression par qRT-PCR chez les souches contrastantes DSS et Lewis, n’ont pas montré de différence significative pouvant expliquer la variation du phénotype observé. Des études plus poussées devront être effectuées sur ces deux gènes et, le cas échéant, l’analyse d’autres gènes contenus dans le C18QTL3 devra être entamée afin d’identifier le gène responsable de ce QTL. / Hypertension is a major risk factor in cardiovascular disease and affects a large percentage of human population. It is a complex disease because of its multifactorial nature. Blood pressure (BP) regulation is controlled by several genes, known as quantitative trait loci or QTL, and results from their interaction. Given that BP is a quantitative trait influenced by several components such as genetic and environmental factors, the study of hypertension is limited in humans. As a result, the main strategy in the study of this disease is the identification of BP QTL in congenic rat strains established from hyper- and normotensive breeds, namely, Dahl salt-sensitive [1] and Lewis. Previous studies showed the existence of three QTL in rat chromosome 18. For this project, new congenic sub-strains were developed in order to refine these QTL containing regions. Thus, C18QTL1, C18QTL3 and C18QTL4 were defined. Molecular analyses were carried out for two candidate genes contained in C18QTL3; namely Adrb2 and Nedd4l previously associated with hypertension. Comparison of the sequencing results from regulatory and coding regions of the two genes, as well as their expression analyses, showed no significant difference able to account for the variation of the observed phenotype distinguishing DSS from Lewis. Further investigation of these two genes must be conducted and, if needed, analyses of other genes contained in C18QTL3 should be undertaken in order to uncover the locus responsible for the QTL.

Background: Hypertension, a leading risk factor for cardiovascular disease, exhibited in 17.7% of the Canadian population, and attributed to 13% of world mortality, is influenced by both the environment and genetics. Salt sensitivity is described at higher rates in the hypertensive population. The NEDD4-like (NEDD4L) protein is important in sodium reabsorption and has been implicated in essential hypertension and salt sensitivity. Objectives: Two variations (rs4149601/rs2288774) found in NEDD4L have been associated with salt sensitivity and hypertension; a third (rs576416) is in linkage disequilibrium with rs4149601. The purpose of this study is to assess the relationship between the NEDD4L rs4149601, rs2288774, and rs576416 single nucleotide polymorphisms with sodium and age on blood pressure (BP). Methods: Canadian hypertensive patients were recruited through the University of Ottawa Heart Institute, with genotyped data from Leuven, Belgium, and the DNA of subjects from Warsaw, Poland also included in the study. Eligible subjects were studied off anti-hypertensive medications. Daytime BP was measured using 24hr ambulatory BP monitoring in 662 Caucasian hypertensives (BP ≥130/85 mmHg). 24hr urine Na+ was collected. DNA from Canada and Poland was genotyped on the GeneTitan Affymetrix Axiom platform and through TaqMan MGB probe-based RT-PCR, while the Belgium samples were analyzed on Illumina 1M-duo arrays. Simple and multivariate linear regression modelling with SAS 9.4.0 was used for genotypic comparisons affecting BP, combined with age and corrected urine sodium. Results: The three hypertensive populations were significantly different (P<0.05) across all demographic and clinical measures, even when stratified by sex. The Polish and female hypertensives from Canada and Belgium were removed from the analysis for lacking the general populations’ trend of increasing BP with age. Multiple linear regressive modelling found a significant association (Pmodel=0.0034) of rs4149601 GA (P=0.0129) and GG (P=0.0082), with age and urine sodium, on SBP in the Belgium male hypertensives (n=273). No significant models analyzing the association of rs576416 and rs2288774 with BP in the Belgium population were found. In the Canadian hypertensive population (n=120) no association on the discrete analyses of the rs4149601, rs576416, and rs2288774 genotypes were found; however the combination of the GG rs4149601 and AA rs576416 (β=0.021, P=0.03) and the GG rs4149601 and CC rs2288774 (β=0.020, P=0.04) genotypes showed significant associations with BP in borderline significant models (P=0.055 and P=0.094 respectively), when analyzed with urine sodium levels and age. Conclusions: A significant influence of the rs4149601 G-allele, with urine sodium and age, was found to be associated with an increase in BP in the Belgium males. Multiple linear modelling describing borderline significant findings in the interaction of rs4149601 with rs576416, and rs4149601 with rs2288774 in Canadian male hypertensives suggests of the possible synergism between polymorphisms and development of salt sensitive hypertension. Future research could evaluate the role of NEDD4L on the sex differences in early-onset salt-sensitive hypertension.