Les expériences qui jalonnent la vie favorisent la survenue de modifications cérébrales durables et pouvant impacter les fonctions cognitives, ainsi que le développement de troubles cérébraux. L'hippocampe est une structure cérébrale qui joue un rôle essentiel dans l'apprentissage et la mémoire. Dans la première étude, nous avons montré comment l'activité neuronale sous-tendant les processus de la mémoire influence fortement l'intégration des nouveaux neurones hippocampiques dans le cerveau adulte, suggérant une modulation durable de la fonction hippocampique. Dans la deuxième étude, nous avons montré que le séjour en milieu enrichi qui prévient les déficits mnésiques liés à l'âge et induit également des modifications épigénétiques dans le cerveau sain et modèle de la maladie d'Alzheimer. Ceci suggére que des règulations épigénétiques durables pourraient soutenir les effets promnésiques de l'enrichissement environnemental. Ainsi, cette thèse a mis en évidence dans l'hippocampe, l'existence de plasticité dépendante de l'activité dans le cerveau sain et modèle de la maladie d'Alzheimer. Cette plasticité pourrait être une cible pertinente dans le traitement de certaines conditions pathologiques. / Throughout life, environmental challenges promote long-lasting changes within the brain that can affect cognitive function, as well as the development of brain disorders. Within the brain, the hippocampus plays a key role in learning and memory processes. In the first study, we demonstrate how neuronal activity triggered by the learning and memory enhances the synaptic integration of adult-born hippocampal neurons that could support hippocampal function. In the second study, we show that enriched environment prevents age-related memory deficits and induces epigenetic modifications in both healthy and Alzheimer's disease conditions. This suggests that long-lasting epigenetic regulations may participate in sustaining the promnesic effects of environmental enrichment. Altogether, this thesis provides evidence of activity-dependent plasticity in the hippocampus in healthy and diseased brain, and suggests that stimulating such plasticity may contribute to improve pathological conditions.

Ce travail de thèse a permis de caractériser avec succès des analogues structuraux de l´allopregnanolone présentant pour certains d'entre eux des effets bénéfiques et des avantages par rapport à la molécule de référence. En particulier, l'analogue O-allyl-AP, qui stimule in vitro la prolifération des cellules progénitrices, la différenciation neuronale et protège les cellules souches neurales adultes contre l'apoptose induite par le peptide Aβ42, est aussi efficace in vivo pour contrecarrer le déclin de la neurogenèse lié à l'âge et améliorer les performances cognitives au cours du vieillissement. De façon intéressante, les effets proliférateur et neuroprotecteur de l´O-allyl-AP semblent impliquer différents mécanismes d'action. Des expériences supplémentaires sont nécessaires pour conclure sur la capacité de l´O-allyl-AP à stabiliser le déclin de l'activité neurologique et à réduire les caractéristiques physiopathologiques de la Maladie d'Alzheimer (MA) chez les souris Tg2576. Nos résultats ouvrent des perspectives intéressantes pour l'application de l´O-allyl-AP dans le développement de stratégies thérapeutiques contre la MA et les maladies neurodégénératives. / This PhD work allowed us to successfully characterize structural analogs of allopregnanolone. Some of these analogs showed beneficial effects and advantages with respect to the molecule of reference. In particular, the analog O-allyl-AP stimulates proliferation of progenitor cells in different neural in vitro models, neuronal differentiation and protects adult neural stem cells against Aβ-induced apoptosis. In addition, O-allyl-AP is effective in counteracting the decline in neurogenesis related to age and in improving cognitive performance during aging. Interestingly, proliferative and neuroprotective effects seem to involve different mechanisms of action. Additional experiments are needed to confirm our preliminary data about the ability of O-allyl-AP to attenuate the decrease of neurogenic activity and to reduce pathophysiological hallmarks of Alzheimer disease (AD) in Tg2576 mice. Our findings provide interesting perspectives for using O-allyl-AP in the development of therapeutic strategies against AD and other neurodegenerative diseases.

L’acide rétinoïque (AR), dérivé actif de la vitamine A (rétinol) circulante, est une petite molécule lipophile contrôlant divers aspects de la mise en place du système nerveux central des vertébrés. L'AR influence notamment le développement précoce du cerveau antérieur, où il contrôle la prolifération et la survie des cellules progénitrices dans l'épithélium neural prosencéphalique. Le développement neural est un processus qui s'articule en trois grandes étapes : la phase d'expansion latérale (E9,5-E10,5 chez la souris), la phase de neurogenèse (E11,5-stades périnataux) et la phase de gliogenèse (stades périnataux-adulte). Nous avons montré que l'AR produit par les méninges à partir de E13 influence la spécification et la migration neuronale au cours de la phase de neurogenèse. De plus, nos travaux suggèrent un rôle plus précoce de l'AR pour la formation et la prolifération des populations progénitrices et neuronales avant et au début de la phase de neurogenèse. Une combinaison de signaux intrinsèques et extrinsèques contrôle divers aspects du développement neural cortical. Nos travaux placent l'AR parmi ces facteurs modulateurs de la neurogenèse corticale. / Retinoic acid (RA), an active vitamin A (retinol) metabolite, is a small lipophilic molecule controlling numerous events during central nervous system development in vertebrates. RA is involved in early forebrain development by controlling cell proliferation and survival in the prosencephalic neuroepithelium. Neural development is a process progressing through three key steps: a phase of lateral expansion (E9.5-E10.5 in the mouse), a phase of neurogenesis (E11.5-perinatal stages) and a gliogenic phase (perinatal stages-adult). My work has shown that RA produced by the developing meninges from E13 influences neuronal specification and migration during the phase of neurogenesis. Moreover, our data suggest an earlier role of RA during the production and proliferation of progenitor and neuronal populations, before and at the onset of the neurogenic phase. A combination of extrinsic and intrinsic signals is required to orchestrate the various aspects of cortical development. RA is likely to be one of such extrinsic factors modulating cortical neurogenesis.

La consommation chronique et excessive d’éthanol provoque des modifications neurobiologiques adaptatives. Les mécanismes qui les contrôlent sont multiples et certains ont été reliés à des régulations épigénétiques conduisant à des modifications structurelles et fonctionnelles. L’éthanol induit également une neurodégénérescence de l’hippocampe responsable de déficits cognitifs. Parmi l’ensemble des modèles animaux qui sont utilisés pour étudier les effets d’une consommation chronique d’alcool, figurent les souris de la lignée C57BL/6J. Ces souris possèdent une appétence naturelle pour l’éthanol faisant d’elles un modèle de choix pour étudier les conséquences de la consommation chronique d’éthanol. Le but de ce travail de thèse a été d’étudier les relations entre les mécanismes épigénétiques et la modulation de la neuroplasticité de l’hippocampe à la suite d’une consommation chronique d’éthanol chez les souris C57BL/6J, et d’en évaluer les conséquences comportementales. Nous avons montré que la consommation chronique d’éthanol induit, au niveau de l’hippocampe, des modulations épigénétiques globales corrélées à un remodelage chromatinien au sein du gène du BDNF, impliquant à la fois les modifications post-traductionnelles des histones et la méthylation de l’ADN. Ces modifications épigénétiques sont certainement responsables de l’augmentation d’expression protéique du BDNF observée dans l’hippocampe, et plus particulièrement dans le gyrus denté, après 3 semaines de consommation chronique d’éthanol en libre choix. L’accroissement de l’expression du BDNF induit une stimulation des voies de la signalisation intracellulaire dépendantes de l’activation du récepteur TrkB du BDNF, et une augmentation de la neurogenèse du gyrus denté. Les effets de l’antagoniste spécifique du récepteur TrkB, ANA 12, démontrent que l’augmentation de la neurogenèse observée chez les souris C57BL/6J après la prise chronique d’éthanol, est sous le contrôle unique du complexe BDNF/TrkB. L’analyse comportementale des souris C57BL/6J ayant consommé de l’éthanol, montre une détérioration des capacités d’apprentissage et de mémoire sans modification de la plasticité synaptique dans l’hippocampe, suggérant ainsi que d’autres mécanismes sont impliqués dans ces déficits cognitifs. L’ensemble de ces données apporte de nouveaux éléments de compréhension concernant la stimulation de la neurogenèse hippocampique chez les souris C57BL/6J lors d’une consommation chronique en libre choix d’éthanol. Il est probable que cette apparente augmentation de plasticité soit un mécanisme adaptatif et compensatoire à la détérioration des fonctions cognitives induite par une consommation chronique d’alcool. / Chronic and excessive ethanol consumption triggers neurobiological adaptations within the central nervous system, which are responsible for the development of an addiction. Ethanol induces adaptive mechanisms linked to epigenetic regulations leading to functional and structural changes, and also provokes a neurodegeneration responsible for the cognitive deficits observed in alcohol abusers. Among the different animal models available for studying the effects of chronic ethanol consumption, C57BL/6J mice are among the most relevant. These mice display high ethanol preference, making them a good model for studying the consequences of chronic and free-choice ethanol consumption. The purpose of this work was to study the links between epigenetic mechanisms and hippocampal neuroplasticity and to evaluate the behavioural consequences induced by chronic ethanol consumption in C57BL/6J mice. We showed that, in the hippocampus, chronic ethanol consumption induced global epigenetic modulations that were correlated with chromatin remodelling at the BDNF gene level. These effects involved post-translational histone modifications and DNA methylation. Epigenetic changes at the BDNF gene level probably allowed the increase in BDNF protein expression observed within the hippocampal dentate gyrus in mice having consumed ethanol for 3 weeks. Upregulation of BDNF expression was linked to both the stimulation of intracellular cascades downstream BDNF/TrkB receptor activation, and the increase in neurogenesis within the dentate gyrus. Using a specific TrkB receptor antagonist, ANA-12, we demonstrated that the hippocampal neurogenesis induced by chronic ethanol intake was under the control of BDNF. Behavioural analysis evidenced learning and memory impairments after ethanol consumption without synaptic plasticity alteration within the hippocampus, suggesting the involvement of other mechanisms in the cognitive deficits. Altogether, these data bring new elements for understanding the hippocampal neurogenesis stimulation observed under chronic and voluntary ethanol consumption in C57BL/6J mice. Moreover, this apparent increase in plasticity might probably be considered as an adaptive and compensatory mechanism in response to the cognitive deficits induced by ethanol consumption.

Des cellules souches dérivées des crêtes neurales ont été trouvées dans divers tissus adultes comme le ganglion de la racine dorsale (GRD). Ce projet de thèse vise à identifier et caractériser la cellule souche de ce tissu. Premièrement, nous avons étudié le potentiel souche de l’ensemble des cellules du GRD. In vitro, certaines sont capables de proliférer pour former des sphères multipotentes qui génèrent des neurones, des glies et des myofibroblastes. In vivo, selon le contexte dans lequel les cellules issues des sphères sont transplantées, elles génèreront différent types cellulaires. Dans le funiculus dorsal démyélinisé de la souris Nude, elles se différencient en cellule de Schwann alors que dans un cerveau de souris nouveau-né Shiverer, elles produisent des péricytes qui s’intègrent aux capillaires sanguins. Bien que le GRD possède une population cellulaire au potentiel souche, son identité et son rôle restent à découvrir. Afin d’identifier cette cellule, nous avons combiné plusieurs techniques et souris transgéniques pour éliminer les diverses cellules candidates. Nous avons découvert plusieurs cellules avec une plasticité intéressante. Deux progéniteurs unipotents ayant la morphologie et la signature moléculaire de péricyte et de fibroblaste de l’endonèvre ont été trouvés dans le nerf sciatique et le GRD adulte. Enfin la cellule souche du GRD correspond de par sa morphologie à une cellule satellite (SGC). Elle prolifère et est bi-potente in vitro. Elle génère, in vivo, des SGC mais également des neurones en condition pathologique. Mieux comprendre ses mécanismes de régulations pourrait ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les maladies du SNP. / Neural crest-derived stem cells have been identified in various adult tissues including the dorsal root ganglia (DRG). This thesis project aims to identify and characterize the putative adult DRG stem cell. First, we studied the stemness potential of global DRG cell populations. In vitro, within the adult DRG, some cells were able to form multipotent spheres that gave rise to neurons, glia and myofibroblasts. The graft of the DRG cell forming spheres proved their differentiation plasticity in vivo. Depending upon their graft environment; they generate different cell types. In the demyelinating dorsal funiculus of adult Nude mice, they formed myelinating Schwann cells while in the brain of new born Shiverer mice, they produced pericytes integrated within capillaries. Although, the DRG cells seemed to have an interesting stemness potential, their identity and their physiopathological role remain unknown. In order to characterize this stem cell and study its fate within the DRG, we combined several technics with transgenic mouse lines to exclude the diverse DRG candidate cells. We discovered different cells with interesting plasticity. Two types of unipotent progenitors that have the morphology and molecular characteristics of pericyte and endoneurial fibroblast in the adult sciatic nerve and DRG. But most of all, we found that the DRG stem cell has the phenotype of the satellite glial cell (SGC). They proliferate and are bipotente in vitro. In vivo these stem cells generate SGC under normal condition and produce glia more neurons when necessary in pathological condition. Understanding these regulation mechanisms could open the way to new therapeutic strategies for PNS diseases.

Le cerveau des mammifères abrite deux régions spécifiques où la neurogenèse adulte ne cesse pas après l'embryogenèse, mais persiste dans le cerveau postnatal et adulte. Ces deux régions sont la zone sous-granulaire du gyrus denté de l’hippocampe et la zone sous-ventriculaire (SVZ) des ventricules latéraux.Dans la SVZ, des cellules souches neurales génèrent des neuroblastes qui migrent jusqu’au bulbe olfactif (OB) pour coloniser les couches granulaires et glomérulaires et se différencier en différent types d’interneurones dont une petite fraction sont des interneurones dopaminergiques. La découverte de la neurogenèse postnatale et adultes a changé le point de vue de la plasticité du cerveau remarquable et ouvre de nouvelles perspectives pour la thérapie des maladies neurodégénératives. Etant donné que dans la maladie de Parkinson les symptômes moteurs principaux sont causés par la dénervation dopaminergique du striatum, la compréhension de la génération et de la différenciation des neurones dopaminergiques bulbaires a reçu une attention particulière au vu de leur intérêt potentiel pour la thérapie cellulaire. Dans ce contexte, le neuromédiateur dopamine lui-même a été suggéré d'influencer la neurogenèse olfactive et la spécification des interneurones dopaminergique.Dans ma thèse, j'ai analysé l’influence de l’innervation dopaminergique issue du mésencéphale sur la neurogenèse et le destin cellulaire des précurseurs de la SVZ. J'ai combiné un modèle 6-OHDA de dénervation dopaminergique chez la souris postnatale avec l’électroporation in vivo du ventricule latéral pour marquer spécifiquement les progéniteurs latéraux et dorsaux et suivre leur destin dans le OB. / In the postnatal and adult mammalian brain neurogenesis persists in the subgranular zone of the hippocampal dentate gyrus and the subventricular zone (SVZ). In the SVZ slowly dividing stem cells give rise to neuroblasts that migrate to the olfactory bulb (OB) where they reach the granule and glomerular cell layer of the OB and differentiate into different interneuron subtypes including a small fraction of dopaminergic interneurons. The discovery of postnatal and adult neurogenesis has changed the view of the plasticity of the brain remarkably and raised the hope for new therapeutical approaches in the field of neurodegenerative diseases. Since in Parkinson’s disease the main motor symptoms are caused by the dopaminergic denervation of the striatum adjacent to SVZ, the understanding of the generation and differentiation of OB dopaminergic neurons has received special attention. Interestingly, the neurotransmitter dopamine itself has been suggested to influence olfactory bulb neurogenesis via direct innervation of SVZ by midbrain dopaminergic neurons. However, data on this topic have been contradictory. In this study, I investigated how dopaminergic innervation influences SVZ neurogenesis and the fate of SVZ progenitors. I combined a 6-OHDA model of dopaminergic denervation in postnatal mice with in vivo forebrain electroporation to specifically label lateral and dorsal SVZ progenitors and to follow their fate in the olfactory bulb.

La production de nouveaux neurones, un processus appelé neurogenèse, persiste à l’âge adulte et est assurée par les cellules souches neurales (CSN) au sein de niches spécialisées telle que la zone sous-ventriculaire (ZSV). Cependant, la neurogenèse adulte diminue à la suite de diverses atteintes cérébrales et au cours du vieillissement, provoquant des déclins cognitifs pour l’heure irréversibles. A l’aide d’une méthode de cytométrie en flux développée au laboratoire, nous avons montré que le déclin progressif de la neurogenèse de la ZSV au cours du vieillissement est lié, non pas à une diminution du nombre des CSN, mais à une forte réduction de leur prolifération due, notamment, à l’allongement spécifique de la phase G1 médiée par l’augmentation du TGFβ1. Par ailleurs, nous avons isolé les CSN quiescentes et les CSN en prolifération afin de caractériser leurs propriétés cellulaires et établir leur profil d'expression génique. L’analyse comparative de ces deux populations de CSN a révélé plusieurs niveaux de régulation de la balance entre quiescence et prolifération, telles que l’intégration de signaux en provenance du microenvironnement et l’existence de programmes de transcription distincts. L’ensemble de ces résultats ouvrent des perspectives pour l’utilisation des CSN quiescentes endogènes comme cibles thérapeutiques au cours du vieillissement ou pour régénérer les tissus cérébraux lésés. / The production of new neurons, a process called neurogenesis, persists during adulthood and is ensured by neural stem cells (NSCs) that are located in specialized niches in the mammalian brain such as the subventricular zone (SVZ). However, adult neurogenesis declines dramatically following brain damage and during aging leading to irreversible cognitive deficits. Using a flow cytometry-based cell sorting strategy, we show that the progressive age-related decline in SVZ neurogenesis is not caused by a loss of NSCs but rather by a proliferation deficit of NSCs with the lengthening of their G1 phase due to increased levels of TGFβ1. We then sorted quiescent and proliferative NSCs to characterize their functional properties and define their gene expression profiles. Comparative analysis of the two populations of NSCs reveals that the balance between quiescence and proliferation is regulated at multiple levels with the integration of external signals from the microenvironment and distinct transcriptional programs. Taken together, our results open new vistas into the potential use of endogenous quiescent NSCs as therapeutic targets to increase neurogenesis in the aged brain and to participate to the regeneration of damaged brain tissue.

Environ 30% des patients ne répondent pas de manière adéquate à un traitement antidépresseur. Cette absence de rémission, voire aggravation de l’état dépressif après la mise en place du traitement est qualifiée de non-réponse au traitement. La résistance au traitement est caractérisée lorsque cet échec thérapeutique est récurrent pour différentes stratégies thérapeutiques de mécanisme d’action différents. Afin d’améliorer les stratégies thérapeutiques visant à traiter les patients résistants, une meilleure compréhension des mécanismes biologiques associés à la non-réponse/résistance est nécessaire. De nombreux travaux ont associé le phénomène de neurogenèse hippocampique adulte à la réponse antidépressive, et ont montré qu’un blocage de la neurogenèse altère la réponse antidépressive chez la Souris. Cependant, aucune étude n’a montré si la non-réponse/résistance au traitement était associée à des altérations de la neurogenèse. De plus, il n’existe à ce jour aucun modèle de résistance qui ne présente une validité translationelle à ce qui est observé chez l’Homme. Enfin, alors que 2/3 des patients dépressifs sont des femmes, la majorité des études précliniques sont réalisées chez des mâles. Le but de mon travail de thèse a donc été de modéliser la résistance au traitement antidépresseur chez la souris C57BL6 mâle et femelle.Le premier objectif de ce travail a été la modélisation chez la femelle d’un phénotype anxio-dépressif, en adaptant un modèle neuroendocrinien de la dépression élaboré chez le mâle, basée sur l’administration chronique de corticostérone. Le deuxième objectif a été l’étude de la comparaison de la neurogenèse entre les souris répondeuses et non-répondeuses à un traitement chronique de fluoxétine ou résistantes à 2 stratégies successives de traitement présentant un mécanisme d’action différent (fluoxétine puis imipramine).D’autre part, les données de la littérature clinique suggèrent qu’un marqueur périphérique, la protéine β-arrestine 1, serait un marqueur de l’état dépressif et de la réponse au traitement. Nous avons donc mesuré dans notre modèle les variations de ce potentiel biomarqueur clinique.L’ensemble de ces travaux de thèse a permis de montrer la complexité d’induire un phénotype anxio/dépressif chez la souris femelle de façon stable et robuste via l’administration chronique de corticostérone. Chez le mâle, nous avons pu modéliser la résistance au traitement antidépresseur dans le modèle CORT. Nous avons pu observer que les processus neurogéniques semblent jouer un rôle essentiel dans la réponse au traitement, puisqu’une absence de réponse est associée avec une altération de la neurogenèse hippocampique adulte. Si dans notre modèle, l’expression périphérique de la β-arrestine 1 n’est pas diminuée chez les souris présentant un phénotype anxio-dépressif, elle permet cependant de discriminer les souris répondeuses des souris résistantes au traitement, ce qui valide son intérêt en tant que biomarqueur de la réponse antidépressive. / Around 30% of patients do not respond adequately to chronic antidepressant treatments. This lack of response, or worsening of the depressive state after the onset of the treatment can lead to treatment resistant depression (TRD). TRD is characterized by a recurrent lack of therapeutic response to various antidepressant which display different mechanism of action. A better understanding of the mechanisms that underlies TRD is necessary to discover some new effective therapeutic strategies. Numerous studies in rodents have shown that chronic antidepressant treatment improves adult hippocampal neurogenesis, and that disrupting this phenomenon partially alters antidepressant response. However whether lack of response or resistance to antidepressant treatment is associated with altered neurogenesis has yet not been observed. Additionally, there is yet no model of TRD with a translational validity. As major depressive disorders affects women twice more than men, yet the preclinical studies are performed mostly in males. Thus, the aim of this thesis was to model non-response an resistance to antidepressant response in male and female C57BL6 mice.The first aim of this thesis work was to induce a anxio-depressive phenotype in female mice, by adapting a neurodencocrine model of depression developed in males and based on chronic administration of corticosterone (CORT). The second aim was to study adult hippocampal neurogenesis in animals that respond or not to chronic fluoxetine administration, and in animals that were resistant to two successive antidepressant treatment with a different mechanism of action (fluoxetine and then imipramine).Additionally, data from the literature suggests that peripheral β-arrestin 1 expression could be a potential biomarker of depressive state and antidepressant response in humans. Thus, we explore its validity in our model of TRD in mice.Overall, our results highlight the difficulty of inducing an anxio-depressive phenotype in female mice, using different dosage or treatment duration of corticosterone, which hampers the use of corticosterone to induce emotionality in female mice.However, in male mice, we showed that we were able model resistance to treatment in the using the CORT model. Lack of response to chronic fluoxetine and treatment resistance to fluoxetine/imipramine were associated with altered neurogenesis in the dentate gyrus of the hippocampus. This confirms that hippocampal neurogenesis is critical for a full antidepressant response. While peripheral β-arrestin 1 expression was not decreased after chronic CORT exposure, its differential expression between responder vs treatment-resistant mice confirms its validity as a biomarker for antidepressant response.

Les lésions médullaires traumatiques (LMT) conduisent à une atteinte des voies nerveuses sensitives et motrices. Leur taux de mortalité reste très élevé, d'où la nécessité de trouver de nouveaux traitements. Les Cellules Gliales Olfactives (CGOs) représentent un candidat intéressant de par leur fonction au sein du système olfactif primaire. La découverte d'une population de cellule souche neurale bordant le canal central de la moelle spinale (MS) adulte, appelées cellules épendymaires, suscite un nouvel espoir dans le domaine des biothérapies. Ce travail de thèse a permis d'étudier l'effet d'une transplantation de CGOs sue le comportement des cellules résidentes de la moelle spinale et notamment les cellules souches épendymaires qui, en association avec les astrocytes et les péricytes, participent aux mécanismes de guérison des LMT. L'utilisation du modèle murin hFoxJ1-CreERT2::YFP (permettant le suivi spécifique des cellules épendymaires et de leur progénie), a montré que les CGOs augmentaient in vitro le potentiel d'auto-renouvellement des cellules souches de la MS et modifiaient leur voie de différenciation vers un type neural. In vivo, la transplantation de CGOs augmente la prolifération des cellules épendymaires ainsi que leur différenciation en astrocytes hypo-réactifs conduisant à la formation d'un environnement post-lésionnel bénéfique à la survie neuronal et l'établissement d'une neurogenèse. Nos travaux ont montré pour la première fois que la transplantation de CGOs après LMT permettait la génération de nouveaux neurones. Ceci constitue un nouvel espoir dans l'établissement de stratégies thérapeutiques pour le traitement des LMT chez l'Homme. / The spinal cord injuries (SCI) lead to the damages of the spinal cord or nerves and often cause permanent changes in body functions leading to the death. Cell therapies have raised great hope for regenerative medicine. Clinical data showed that the olfactory ensheathing cells (OECs) enhanced functional recovery after SCI and could be a very attractive therapeutic approach. Moreover, the discovery of a new endogenous resident stem cell population, lining the central canal of the spinal cord, named ependymal stem cells, represents a new hope for the therapy. This thesis analyzed the role of OECs transplantation, on the behaviour of ependymal stem cells since these cells, together with astrocytes and pericytes significantly contribute to the recovery of SCI. The use of the mouse model hFoxJ1-CreERT2::YFP (allowing to specifically follow the ependymal stem cells ant their progeny) showed that OECs increased in vitro the self-renewal potential of spinal cord stem cells and modified their differentiation pathway towards a neural type. In vivo, OECs transplantation significantly increases the proliferation of ependymal cells and their differenciation into hypo-reactive astrocytes leading to the formation of a beneficial environment to neuronal survival and the neurogenesis establishment. Our results also showed for the first time that OECs transplantation after SCI allows the generation of new neurons by non-ependymal cell-derived progenitors. These results represent a new hope in the establishment of therapeutic strategies for the treatment of SCI in humans.

Dans le système nerveux central adulte, la glycine est principalement connue pour son rôle de transmission d’un signal inhibiteur à l'intérieur des neurones matures, régulant ainsi l'activité du réseau neuronal. Paradoxalement, durant l'embryogenèse, ce même neurotransmetteur génère une transmission excitatrice produisant ainsi le premier signal électrique dans les neurones immatures. Le rôle et la signification fonctionnelle de ce changement d’activité durant le développement neurologique restent toujours inconnus. En utilisant l’embryon du poisson-zèbre comme modèle, nous avons exploré les mécanismes moléculaires et cellulaires dépendants de la signalisation de glycine dans les cellules souches neuronales (CSNs). En premier lieu, nous avons développé un outil d’analyse basé sur une combinaison de deux éléments: une lignée transgénique qui exprime du GFP dans les CSNs et la technique de séquençage de l’ARN total. Nous avons utilisé cette technique pour isoler et déterminer les mécanismes moléculaires régulés par la glycine dans les CSNs. Ceci a permis d’identifier plusieurs gènes candidats dont l’expression est modulée par l’activité glycinergique. Ces gènes appartiennent principalement à cinq différentes voies de signalisation canoniques incluant la voie de signalisation du calcium, TGF-bêta, Shh, Wnt et p53. Pour en apprendre davantage sur ces mécanismes moléculaires, nous avons exploré l’un d’entre eux soit la régulation de la signalisation p53 par l’activité glycinergique. En effet, nous avons démontré que l’activité glycinergique favorise la survie des CSNs par la régulation de la signalisation de p53 et agit spécifiquement sur la sous-population CSN-nestin+ durant la neurogenèse. Dans un autre projet, nous avons examiné la régulation de l’expression de lnx1 par l’activité glycinergique. Nous avons démontré que la signalisation de glycine/lnx1 régule la prolifération des CSNs via la modulation de l’activité de Notch durant la neurogenèse. En conclusion, dans ce projet de thèse, j’ai mis en lumière plusieurs mécanismes moléculaires et cellulaires modulés par l’activité glycinergique dans les CSNs. Ceci peut contribuer dans le futur à la compréhension de la physiopathologie liée au dysfonctionnement de cette dernière ainsi qu’à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. / In the adult central nervous system, glycine is mainly known as an inhibitory neurotransmitter in mature neurons, thereby regulating the neural network activity. Paradoxically, during embryogenesis, the same neurotransmitter generates excitatory transmission and induces the first electrical signal in immature neurons. The role and functional significance of this change in glycinergic activity during neurogenesis are still unknown. In this study, we used zebrafish embryos as a model to explore the glycine-dependent molecular and cellular mechanisms in neural stem cells (NSCs). First, we developed an in vivo analysis method based on two main elements: a transgenic line that expresses GFP within NSCs and the RNA sequencing technique. This method of analysis was used to determine glycine-dependent molecular mechanisms in NSCs. We identified several candidate genes whose expression is modulated by the glycinergic activity. These genes participate in five different canonical signaling pathways including the calcium signaling pathway, TGF-beta, Shh, Wnt and p53. To further understand these molecular mechanisms, we focused our investigation on the regulation of p53 signaling by the glycinergic activity. Indeed, we have demonstrated that glycinergic activity promotes the survival of NSCs by regulating p53 signaling and more specifically acting on NSC-nestin + subpopulation during neurogenesis. Finally, we explored the regulation of lnx1 expression by glycinergic activity. We have demonstrated that glycine/lnx1 signaling regulates the proliferation of NSCs via the modulation of Notch activity during neurogenesis. In conclusion, during this thesis project, I highlighted several molecular and cellular mechanisms modulated by the glycinergic activity in NSCs. These relevant results may contribute in the future to the understanding of the physiopathology related to glycinergic activity dysfunctions and the identification of new therapeutic targets.