Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Afin d'obtenir un ovocyte compétent au développement, une communication bidirectionnelle entre l'ovocyte et les cellules somatiques doit être maintenue à travers la folliculogenèse. Cette communication assure une progression harmonieuse de la folliculogenèse, assurant une croissance et une maturation coordonnées des ovocytes dans le microenvironnement folliculaire. Au stade précoce du développement, la déposition graduelle de la zone pellucide vient poser une barrière physique à la communication intercellulaire entre l'ovocyte et les cellules de la granulosa. Dès lors, des projections cytoplasmiques de la granulosa, les projections transzonales (PTZs) vont s'apposer sur la membrane plasmique de l'ovocyte avec des jonctions gap afin de maintenir une collaboration active entre ces deux compartiments. Il est connu qu'une dérégulation dans le développement des PTZs est associée avec une compétence développementale et un succès reproducteur réduit. Toutefois, peu est connu sur les mécanismes de formation des PTZs. Afin d'avoir une meilleure compréhension du mécanisme de formation des PTZs, un parallèle a été découvert entre la structure et le fonctionnement des PTZs avec les synapses dans le système neuronal. Dans le système neuronal, les facteurs neurotrophiques sont essentiels pour la croissance, la différenciation et la survie des neurones. Ces facteurs sont également présents au sein de l'ovaire et leur dérégulation est associée à diverses pathologies reproductives, jusqu'à l'infertilité chez la femme. Sachant la similitude entre les PTZs et les neurones, il est possible que les facteurs neurotrophiques exercent une fonction similaire dans le développement des connections intercellulaires entre l'ovocyte et les cellules somatiques. L'hypothèse de travail est que les facteurs neurotrophiques supportent les processus de la folliculogenèse et l'ovogenèse partiellement en favorisant le développement et la fonction des PTZs, ainsi supportant la communication intercellulaire au sein du follicule ovarien. Nos objectifs sont d'étudier l'addition de facteurs neurotrophiques, soit *nerve growth factor* (NGF), *brain-derived growth factor* (BDNF) et *glial cell line-derived neurotrophic factor* (GDNF), sur le développement folliculaire et la formation des PTZs. Un système de croissance folliculaire *in vitro* encapsulé est utilisé dans le but de modifier le microenvironnement du follicule ovarien préantral, en exposant ceux-ci aux différents facteurs de croissances neuronaux. Nos résultats ont démontré que les neurotrophines (NGF et BDNF) régulent l'assemblage des PTZs en augmentant leur nombre et leur extension lors du développement des follicules ovariens. GDNF détient un rôle différent, ayant seulement un effet sur l'extension des PTZs. Une interaction entre les voies de signalisations de NGF et GDNF a été explorée, mais n'a pas été démontré comme ayant une implication bénéfique au niveau de la formation des PTZs. Toutefois, cette combinaison a joué un rôle de synergie au niveau de la survie folliculaire. De même, les neurotrophines ont démontré un rôle bénéfique sur la survie. Cette étude illumine une interaction complexe entre la formation des PTZs, la prévention de l'atrésie et le développement folliculaire, étant coordonnée par les facteurs neurotrophiques. Nos travaux offrent des nouvelles perspectives sur l'implication des facteurs des facteurs intra-ovariens sur la qualité ovocytaire. / In order to obtain a competent oocyte, bidirectional communication between the oocyte and somatic cells must be maintained throughout folliculogenesis. This communication ensures a harmonious progression of folliculogenesis, guaranteeing coordinated growth and maturation of oocytes within the follicular microenvironment. In the early stages of development, the gradual deposition of the *zona pellucida* creates a physical barrier to intercellular communication between the oocyte and granulosa cells. Subsequently, cytoplasmic projections from the granulosa, known as transzonal projections (TZPs), adhere to the oocyte's plasma membrane through gap junctions to maintain active collaboration between these two compartments. It is known that dysregulation in TZP development is associated with developmental competence and reduced reproductive success. However, little is known about the mechanisms of TZP formation. To gain a better understanding of TZP formation, a parallel has been discovered between the structure and functioning of TZPs and synapses in the neuronal system. In the neuronal system, neurotrophic factors are essential for the growth, differentiation, and survival of neurons. These factors are also present in the ovary, and their dysregulation is associated with various reproductive pathologies, including infertility in women. Given the similarity between TZPs and neurons, it is possible that neurotrophic factors play a similar role in the development of intercellular connections between the oocyte and somatic cells. Our hypothesis is that neurotrophic factors partially support the processes of folliculogenesis and oogenesis by promoting the development and function of TZPs, thereby supporting intercellular communication within the ovarian follicle. Our objectives are to study the addition of neurotrophic factors, namely nerve growth factor (NGF), brainderived growth factor (BDNF), and glial cell linederived neurotrophic factor (GDNF), on follicular development and TZP formation. An encapsulated *in vitro* follicle growth system is used to modify the preantral ovarian follicle micrnvironment, exposing them to different neurotrophic growth factors. Our results have demonstrated that neurotrophins (NGF and BDNF) regulate the assembly of transzonal projections (TZPs) by increasing their number and extension during the development of ovarian follicles. GDNF plays a different role, primarily affecting the extension of TZPs. An interaction between the signaling pathways of NGF and GDNF was explored but was not demonstrated to have a beneficial implication in TZP formation. However, this combination played a synergistic role in follicular survival. Similarly, neurotrophins showed a beneficial role in survival. This study highlights a complex interaction between TZP formation, prevention of atresia, and follicular development, coordinated by neurotrophic factors. Our work provides new insights into the involvement of intraovarian factors in oocyte quality.

Les récepteurs Venus Kinase ou VKR forment un nouvelle famille de récepteurs tyrosine kinase découverts au laboratoire. Ces récepteurs sont caractérisés par une organisation atypique associant un domaine extracellulaire de type Venus Flytrap (VFT) similaire à ceux des récepteurs couples aux protéines G de classe C à un domaine Tyrosine Kinase (TK) intracellulaire similaire à celui du récepteur à l’insuline (IR). Cette famille est présente uniquement chez les invertébrés dont notre modèle d’étude, le parasite plathelminthe Schistosoma mansoni. Les travaux réalisées à ce jour suggèrent que ces protéines jouent un rôle dans le développement des stades larvaires et la reproduction sexuée. Mon travail de thèse s’est intéressé à l’étude de cette famille de récepteurs et comporte trois axes principaux. Le premier concerne la mise à jour phylogénétique de la famille des VKR. Une analyse approfondie des données génomiques récentes nous a permis d’étendre la présence des VKR à près de 50 espèces dans cinq phyla invertébrés. La présence d’un VKR chez le cnidaire Nematostella vectensis suggère une émergence du récepteur avant l’apparition des bilatéraliens. Des analyses phylogénétiques ont mis en évidence la monophylie de l’ensemble des récepteurs ainsi que des importants niveaux de conservation des motifs fonctionnels VFT et TK. Des analyses de modélisation du domaine de fixation au ligand suggèrent que la majorité de ces récepteurs puissent être activables par des acides aminés de type L-Arginine. La découverte de VKR chez Nematostella vectensis, Lottia gigantea ou Capitella teleta s’avère prometteuse dans la mesure où ces modèles se prêtent parfaitement à l’embryologie moléculaire, et pourraient être utilisés pour étudier la fonction des VKR dans l’embryogenèse.La deuxième partie de mon travail s’est intéressée à la caractérisation fonctionnelle de SmVKR1 et SmVKR2, les deux VKR de Schistosoma mansoni. En utilisant le modèle d’expression ovocyte de Xénope, nous avons pu dans un premier temps déterminer que SmVKR1 et SmVKR2 sont activables par plusieurs et différents L-acides aminés. L’identification de partenaires intracellulaires par un criblage en double hybride de levure nous a permis de déterminer de nouveaux et inattendus partenaires d’interaction, suggérant des fonctions dans l’activation de voies TK conservées, mais également dans le remodelage du cytosquelette ou la synthèse protéique. Si les deux récepteurs activent les voies Akt, S6K et Erk1/2, seul SmVKR1 est capable d’activer la voie JNK. Les profils d’expression ont été déterminés par hybridation in situ et, si les deux gènes s’expriment dans l’ovaire, la localisation des transcrits est clairement distincte avec une expression de SmVKR2 au sein des ovocytes immatures et de SmVKR1 dans les ovocytes matures. Enfin des expériences d’ARN interférence sont venues confirmer un rôle de ces récepteurs au sein de l’ovogenèse, la diminution d’expression entraînant des phénotypes délétères sur la croissance et ovocytes et la ponte des oeufs. L’étude des voies de signalisation SmVKR1 a été également été entreprise au laboratoire, mettant en évidence l’importance de la protéine adaptatrice SmShb dans l’induction de la voie JNK par SmVKR1. L’ensemble de des résultats suggère que SmVKR1 aurait une fonction dans la migration des ovocytes et/ou dans la reprise de méiose par l’activation de la voie JNK, tandis que SmVKR2 aurait un rôle plus précoce, dans la croissance et/ou la prolifération des ovogonies. Enfin la dernière partie de mon travail de these visait à determiner si les VKR peuvent être considérés comme des cibles thérapeutiques intéressantes en vue du développement de nouvelles drogues anti parasitaires. [...] / Venus Kinase Receptors (VKR) represent a new family of receptor tyrosine kinases discovered in the lab. These receptors are characterized by an atypical structure composed of an extracellular ligand binding domain called Venus Flytrap, similar to those of class C G- protein coupled receptors, and an intracellular Tyrosine Kinase domain, very close to those of Insulin Receptors. These proteins are exclusively found in invertebrate organisms including our lab model, the parasitic platyhelminth Schistosoma mansoni. Current data strongly suggest a function for these receptors in larval development and reproduction. My thesis project concerns the study of this receptor family and is divided into three parts:The first part consists in an update of the VKR family phylogeny. Analyses of recent genomic data have allowed us to extend the presence of VKR to 50 species present in five bilaterian phyla. The presence of one VKR in the early-branching metazoan Nematostella vectensis suggested that VKR arose before the bilaterian radiation. Phylogenetic and gene structure analyses showed that all receptors identified grouped monophyletically, and likely evolved from a common ancestor. Multiple alignments of tyrosine kinase (TK) and VFT domains indicated their important level of conservation in all VKRs identified up to date. We showed that VKRs had inducible activity upon binding of extracellular amino-acids and molecular modeling of the VFT domain confirmed the structure of the conserved amino-acid binding site.The second part of my thesis project concerns the functional characterization of SmVKR1 and SmVKR2, which are two VKRs of Schistosoma mansoni. Using the Xenopus oocyte model as a protein expression system, we have been able to determine that SmVKR1 and SmVKR2 are activated by distinct and different ligands. The identification of intracellular binding partners using yeast two hybrid experiments allowed us to determine unexpected interacting proteins, suggesting functions for SmVKRs in kinase signaling and cytoskeleton remodeling. If both receptors are able to activate Akt, S6K and Erk 1/2 pathways, only SmVKR1 triggers the activation of Jnk proteins. Expression patterns were determined by in situ hybridization and highlighted the presence of both SmVKR1 and smVKR2 transcripts in the ovary. However, their localization within the ovary is different, with SmVKR1 transcripts detected exclusively in the anterior part of the ovary while SmVKR2 transcripts were found in the posterior part that only contains immature oocytes. RNA interference experiments further confirmed the importance of SmVKR proteins in oogenesis, since the knockdown of every gene led to the appearance of deleterious phenotypes in the ovary. Taken together, all these results strongly suggest that SmVKR1 could be involved in meiosis resumption or ovulation through JNK activation, while SmVKR2 would have an earlier function in the growth and/or proliferation of oogonies. Finally, the last part of my project concerned the assessment of VKR as a chemotherapeutic target. Taking advantage of the similarity between the catalytic domains of S. mansoni insulin receptors (SmIR1 and SmIR2) and Venus Kinase Receptors (SmVKR1 and SmVKR2), we studied the possibility to fight schistosomes by targeting simultaneously the four receptors with a single drug. We analyzed the potential of several IR and RTK inhibitors to inhibit kinase activities of both SmIR and SmVKR kinase domains recombinantly expressed in Xenopus oocytes. Among the different compounds tested, tyrphostin AG1024 emerged as the most potent inhibitor towards the four receptors. In vitro experiments then demonstrated that treatment with AG1024 led to dramatic effects on the viability of larval and adult schistosomes as well as on the fertility of adult worms. We assume that AG1024 represents a valuable hit compound for further design of anti-kinase drugs applicable to anti-schistosome chemotherapy.

L'étude de la reproduction chez les téléostéens est fondamentale pour comprendre le devenir des populations ichtyologiques déterminantes pour l'équilibre des milieux aquatiques, et ce, dans un contexte de changement climatique global qui aura pour effet de modifier les aires de répartitions des espèces ainsi que leurs stratégies de reproduction afin de garantir la survie de la progéniture. La maturation sexuelle de la perche soleil (Lepomis gibbosus), à partir d'un échantillon de162 femelles et 157 mâles, a été étudiée dans une retenue artificielle du Nord-Est de la France (réservoir du Mirgenbach) recevant les eaux échauffées de la centrale électronucléaire de Cattenom. La perche soleil, de la famille des centrarchidés, est originaire d'Amérique du Nord et a été introduite en Europe en 1880. Depuis son introduction, elle a colonisé tout le réseau hydrographique français. Cette espèce, occupant la zone littorale, est actuellement présente dans 28 pays d'Europe et d'Asie mineure, mais elle n'est considérée invasive que dans le sud et le centre de l'Europe. Dans la présente étude, l'effort de reproduction a été étudié chez les femelles et les mâles, à partir de l'indice gonado-somatique (IGS) et de profils de maturité gonadique, définis à partir d'observations histologiques. Les données acquises concernent, d'autre part, la croissance et la longévité de cette espèce dans ce cas particulier d'écosystème échauffé. Dans ce contexte, la maturation sexuelle est précoce par rapport aux autres populations de perches soleil localisées à des latitudes similaires. (Age de maturité : 1 an), et les mâles entrent en maturation un mois avant les femelles. La croissance des juvéniles est rapide (LT>70mm à 1 an), excepté chez les petits mâles cocufiants, mais la longévité (3 ans) est inférieure à celles rencontrées dans d'autres sites d'Europe (4 à 8 ans). Cette précocité a également été observée chez d'autres espèces dans des sites d'Europe recevant des eaux échauffées, cependant des anomalies ovocytaires avaient été observées, ce qui n'est pas le cas pour les individus du réservoir du Mirgenbach. De part ses conditions thermiques, le réservoir du Mirgenbach constitue un modèle intéressant pour étudier les conséquences du changement climatique global sur la biologie des poissons / The study of teleost reproduction is fundamental in order to understand the future of ichthyologic populations, determinant for the balance in aquatic environments, and this, in a context of global warming which will affect distribution zones of species as well as their reproductive strategies in order to guarantee survival of their progeny. Sexual maturation in pumpkinseed (Lepomis gibbosus) has been studied in an artificial basin in north-eastern France (Mirgenbach Reservoir) which receives over-heated water from the Cattenom nuclear power plant. Pumpkinseed, a centrarchid fish specie, is native to North America but has been introduced in Europe in 1880. Since its introduction, it has colonized the entire French hydrographic network. This specie, predominantly littoral, is already established in at least 28 countries in Europe and Asia Minor, but is currently considered to be invasive mainly in southern and central Europe. In our study, the reproductive effort was studied in both sex, using gonado-somatic index (GSI) and gonadal maturity stages obtained from histological observations. Growth and longevity have also been studied. A sample of 162 females and 157 males was collected for this work. In this context of warm thermal environment, sexual maturation is precocious compared to other pumpkinseed populations located at similar latitudes (age at maturity: 1 year), and the males mature one month before the females. The juvenile growth rate is high (LT>70mm at 1 year old), except for the small male cuckolders, but longevity (3 years) is lower than at the other sites in Europe (4 to 8 years). This precocity was also observed in other species at sites receiving over-heated nuclear plant discharge water, however oocyte abnormalities were observed which was not the case for the pumpkinseed population in the Reservoir Mirgenbach. The thermal conditions of the Mirgenbach Reservoir confer to this site a good opportunity to evaluate the consequences of the Global Warming on fish biology

Chez le mammifère, la production d'ovocytes s'arrête pendant la vie foetale. À la naissance, les femelles possèdent un nombre fini d'ovocytes. Mais ce dogme a été remis en question en 2004 alors que des chercheurs ont montré que chez la souris adulte, la néo-ovogénèse était possible (Johnson et al, 2004). En 2005, ces chercheurs ont démontré que des cellules souches de la moelle osseuse étaient capables de coloniser l'ovaire afin de former de nouveaux ovocytes (Johnson et al, 2005). Dans cet ouvrage nous montrons que la néo-ovogenèse chez des souris adultes de type SCID et PU.1 knockout ne se produit pas. Cependant la transplantation de moelle osseuse restaure la fertilité des souris SCID traitées en chimiothérapie. De plus, en greffant du cortex ovarien bovin foetal sous la capsule rénale de souris SCID, nous avons montré que la néo-ovogénèse semble ne pas se produire chez le bovin.

Les récepteurs Venus Kinase ou VKR forment un nouvelle famille de récepteurs tyrosine kinase découverts au laboratoire. Ces récepteurs sont caractérisés par une organisation atypique associant un domaine extracellulaire de type Venus Flytrap (VFT) similaire à ceux des récepteurs couples aux protéines G de classe C à un domaine Tyrosine Kinase (TK) intracellulaire similaire à celui du récepteur à l'insuline (IR). Cette famille est présente uniquement chez les invertébrés dont notre modèle d'étude, le parasite plathelminthe Schistosoma mansoni. Les travaux réalisées à ce jour suggèrent que ces protéines jouent un rôle dans le développement des stades larvaires et la reproduction sexuée. Mon travail de thèse s'est intéressé à l'étude de cette famille de récepteurs et comporte trois axes principaux. Le premier concerne la mise à jour phylogénétique de la famille des VKR. Une analyse approfondie des données génomiques récentes nous a permis d'étendre la présence des VKR à près de 50 espèces dans cinq phyla invertébrés. La présence d'un VKR chez le cnidaire Nematostella vectensis suggère une émergence du récepteur avant l'apparition des bilatéraliens. Des analyses phylogénétiques ont mis en évidence la monophylie de l'ensemble des récepteurs ainsi que des importants niveaux de conservation des motifs fonctionnels VFT et TK. Des analyses de modélisation du domaine de fixation au ligand suggèrent que la majorité de ces récepteurs puissent être activables par des acides aminés de type L-Arginine. La découverte de VKR chez Nematostella vectensis, Lottia gigantea ou Capitella teleta s'avère prometteuse dans la mesure où ces modèles se prêtent parfaitement à l'embryologie moléculaire, et pourraient être utilisés pour étudier la fonction des VKR dans l'embryogenèse.La deuxième partie de mon travail s'est intéressée à la caractérisation fonctionnelle de SmVKR1 et SmVKR2, les deux VKR de Schistosoma mansoni. En utilisant le modèle d'expression ovocyte de Xénope, nous avons pu dans un premier temps déterminer que SmVKR1 et SmVKR2 sont activables par plusieurs et différents L-acides aminés. L'identification de partenaires intracellulaires par un criblage en double hybride de levure nous a permis de déterminer de nouveaux et inattendus partenaires d'interaction, suggérant des fonctions dans l'activation de voies TK conservées, mais également dans le remodelage du cytosquelette ou la synthèse protéique. Si les deux récepteurs activent les voies Akt, S6K et Erk1/2, seul SmVKR1 est capable d'activer la voie JNK. Les profils d'expression ont été déterminés par hybridation in situ et, si les deux gènes s'expriment dans l'ovaire, la localisation des transcrits est clairement distincte avec une expression de SmVKR2 au sein des ovocytes immatures et de SmVKR1 dans les ovocytes matures. Enfin des expériences d'ARN interférence sont venues confirmer un rôle de ces récepteurs au sein de l'ovogenèse, la diminution d'expression entraînant des phénotypes délétères sur la croissance et ovocytes et la ponte des oeufs. L'étude des voies de signalisation SmVKR1 a été également été entreprise au laboratoire, mettant en évidence l'importance de la protéine adaptatrice SmShb dans l'induction de la voie JNK par SmVKR1. L'ensemble de des résultats suggère que SmVKR1 aurait une fonction dans la migration des ovocytes et/ou dans la reprise de méiose par l'activation de la voie JNK, tandis que SmVKR2 aurait un rôle plus précoce, dans la croissance et/ou la prolifération des ovogonies. Enfin la dernière partie de mon travail de these visait à determiner si les VKR peuvent être considérés comme des cibles thérapeutiques intéressantes en vue du développement de nouvelles drogues anti parasitaires. [...]

Pendant l'ovogenèse, l'ovocyte synthétise et emmagasine de nombreux ARNm maternels dans un état de traduction inactive. Ils sont traduits pendant la maturation et le développement embryonnaire grâce à la polyadénylation cytoplasmique, qui est régulée par des éléments spécifiques localisés dans leur 3' UTR. Les expériences présentées dans cette thèse ont été menées chez l'ovocyte bovin afin de mieux comprendre la régulation de la traduction par la polyadénylation cytoplasmique d'ARNm maternels. En étudiant l'ARNm de la cycline Bl, nous avons démontré que la polyadénylation cytoplasmique et l'initiation de la traduction peut survenir avant la maturation in vitro de l'ovocyte. Nous avons ensuite identifié et caractérisé un nouveau gène de l'ovocyte bovin nommé OOSPI (oocyte-secreted protein 1), qui est exprimé sous deux variants d'épissage : OOSPI vl (variant 1); et OOSPI_v2 (variant 2). Les transcrits de ce gène sont présents en grande quantité dans les ovocytes immatures (GV) et sont dégradés graduellement pendant la maturation et le développement, sans être exprimés à nouveau suite à l'activation du génome embryonnaire. Nous avons démontré que le gène OOSPI est un marqueur ovocyte-spécifique et que l'ARNm OOSPI vl est un marqueur de compétence au développement. L'étude de l'état de polyadénylation de l'ARNm OOSPI vl a permis de découvrir que sa queue poly(A) est longue dans les ovocytes en GV, allongée dans le zygote et raccourcie dans l'embryon au stade 8 cellules. Ce profil de polyadénylation est similaire à celui d'autres ARNm maternels ovocytaires possédant un CPE de type embryonnaire (eCPE) dans leur 3' UTR, comme celui de l'ARNm OOSP1 vl. Nous n'avons pu étudier l'initiation de la traduction de l'ARNm OOSPI vl puisque la protéine OOSPI vl est déjà présente dans les ovocytes immatures et matures (Mil), sous trois masses moléculaires différentes. La forme protéique de faible masse moléculaire disparaît complètement en fonction du temps après 18 h de fécondation in vitro. Seule la forme protéique de masse moyenne est encore présente dans les blastocystes. Nous avons montré que l'ARNm OOSPI vl et la protéine qu'il code sont finement régulés lors de la fécondation et du développement embryonnaire. / During oogenesis, the oocyte synthesizes and stores numerous maternal mRNA in a translational inactive state. Their translation is linked to cytoplasmic polyadenylation during maturation and embryo development and is driven by specific elements in their 3' UTR. The experiments presented in this thesis were conducted in the bovine oocyte to better understand translation regulation of maternal mRNA by cytoplasmic polyadenylation. With the study of cyclin Bl mRNA, we demonstrated that cytoplasmic polyadenylation and translation initiation can occur before in vitro maturation of the oocyte. We then identified and characterized a novel bovine oocyte gene named OOSP1 (oocyte-secreted protein 1), that is expressed under two splicing variants : OOSP1 vl (variant 1); and OOSPlv2 (variant 2). These transcripts are highly present in immature (GV) oocytes and are gradually depleted during maturation and development, without being reexpressed following embryonic genome activation. We showed that the OOSP1 gene is an oocyte-specific marker and that OOSPlvJ mRNA is a marker for developmental competence. The study of OOSPlvl mRNA polyadenylation status showed that its poly(A) tail is long in GV stage oocytes, elongated in zygotes and shortened in 8-cell embryos. This polyadenylation pattern is similar to the ones of other oocyte maternal mRNA bearing an embryonic type CPE (eCPE) in their 3' UTR, as the one present in OOSPlvl mRNA. We were not able to study OOSPlvl mRNA translation initiation since OOSPljvl protein was already present, in three different molecular masses, in immature and mature (Mil) oocytes. The low molecular mass protein form disappears in a time-dependant manner after 18 h of in vitro fertilization and only the medium molecular mass protein form is still present in blastocysts. We demonstrated that OOSP1 vl mRNA and its encoded protein are finely regulated during fertilization and embryo development.

Au cours de l'ovogenèse, les stades vitellogéniques nécessitent une énergie considérable, et leur formation doit être ajustée en fonction d'autres besoins physiologiques. En utilisant la drosophile comme modèle, j'ai montré que la signalisation Insuline régule une transition du cycle cellulaire, mitose/ endocyle (M/E), une étape critique qui contrôle l'entrée des follicules en vitellogenèse. Mes travaux montrent que la transition M/E porte le rôle d'un point de contrôle nutritionnel. La carence protéique induit un blocage de cette transition au travers d'une interaction entre FoxO, Cut et Notch, empêchant une perte d'énergie. Ce blocage reste réversible, autorisant la reprise de l'ovogenèse sous retour à une alimentation normale. Ce travail montre qu'un point de contrôle nutritionnel au cours de l'ovogenèse permet de coupler des signaux métaboliques et développementaux pour protéger les tissus des dommages liés à la carence. D'autre part, j'ai montré que la signalisation Insuline contrôle la migration d'une cohorte de cellules d'origine épithéliale pour assurer la fertilité de l'ovocyte. L'insuline participe à la formation d'extensions cytoplasmiques riches en actine. Lors de ce processus, la signalisation Insuline contrôle notamment l'expression de chickadee, qui code pour la Profiline, une protéine nécessaire pour la polymérisation de l'actine qui permet la motilité des cellules. L'ensemble de ce travail montre que des tissus somatiques assurent l'homéostasie de l'ovogenèse malgré des conditions de nutritions fluctuantes. Ces travaux posent les bases de l'étude de nouveaux aspects de l'ovogenèse, potentiellement conservés chez les mammifères.

Les associations entre organismes eucaryotes et micro-organismes sont fréquemment observées dans la nature et s’étendent le long du continuum parasitisme-mutualisme. Si de nombreuses associations symbiotiques ont été bien caractérisées, leur mise en place et leur évolution ont été rarement étudiées. Les bactéries intracellulaires Wolbachia induisent des effets très différents, variant du parasitisme de la reproduction chez les Arthropodes au mutualisme chez les Nématodes. Nous nous sommes ici intéressés à l’hyménoptère Asobara tabida, rare espèce où Wolbachia est obligatoire pour l’ovogenèse de son hôte Arthropode, de façon à étudier les mécanismes à l’origine d’une transition évolutivement récente. Nous avons tout d’abord étudié la variabilité de la dépendance vis-à-vis de Wolbachia au sein du genre Asobara. Par diverses approches de transcriptomique, nous avons ensuite caractérisé les mécanismes moléculaires impliqués dans la dépendance chez A. tabida, et mis en évidence des processus impliqués dans la mort cellulaire programmée, l’immunité (sens large) et le développement. Enfin, nous avons étudié l’impact de Wolbachia sur la physiologie de son hôte, en étudiant le métabolisme du fer et plus généralement l’immunité dans diverses associations symbiotiques. Ces études montrent que la dépendance n’est pas forcément associée à l’apport de nouvelles fonctions et pourrait au contraire être le reflet de processus compensatoires mis en place par l’hôte, en réponse aux perturbations physiologiques induites par le symbiote. Ces résultats appellent à considérer les effets et les conséquences de ces symbiotes au delà des mécanismes qui permettent leur maintien dans les populations / Associations between eukaryotes and micro-organisms are frequently observed in nature and range along the continuum between parasitism and mutualism. Numerous associations have already been well described; however the origin and the evolution of these associations are rarely studied. We focused on the intracellular bacterium Wolbachia, which induces very different phenotypic effects, ranging from facultative reproductive parasitism in Arthropods to obligatory mutualism in Nematodes. Here we studied the hymenopteran Asobara tabida, a rare species in which Wolbachia is necessary for oogenesis completion of its Arthropod host, in order to investigate the mechanisms underlying an evolutionarily recent transition. We first studied the variability of dependence to Wolbachia within the Asobara genus. Using various transcriptomic approaches, we next characterized molecular echanisms involved in dependence between A. tabida and Wolbachia, and highlighted processes implicated in programmed cell death, immunity (broad sense) and development. Finally, we examined to what extent Wolbachia impacts host physiology, by studying iron metabolism and global immunity in various symbiotic associations. These studies highlight that dependence is not always linked with the provision of a new function. It could rather reflect host compensatory mechanisms in response to physiological perturbations induced by the presence of symbiont. More generally, these results invite to consider the effects and the consequences of symbionts over the mechanisms allowing their persistence within populations

Au cours de l’ovogenèse, les stades vitellogéniques nécessitent une énergie considérable, et leur formation doit être ajustée en fonction d’autres besoins physiologiques. En utilisant la drosophile comme modèle, j’ai montré que la signalisation Insuline régule une transition du cycle cellulaire, mitose/ endocyle (M/E), une étape critique qui contrôle l’entrée des follicules en vitellogenèse. Mes travaux montrent que la transition M/E porte le rôle d’un point de contrôle nutritionnel. La carence protéique induit un blocage de cette transition au travers d’une interaction entre FoxO, Cut et Notch, empêchant une perte d’énergie. Ce blocage reste réversible, autorisant la reprise de l’ovogenèse sous retour à une alimentation normale. Ce travail montre qu’un point de contrôle nutritionnel au cours de l’ovogenèse permet de coupler des signaux métaboliques et développementaux pour protéger les tissus des dommages liés à la carence. D’autre part, j’ai montré que la signalisation Insuline contrôle la migration d’une cohorte de cellules d’origine épithéliale pour assurer la fertilité de l’ovocyte. L’insuline participe à la formation d’extensions cytoplasmiques riches en actine. Lors de ce processus, la signalisation Insuline contrôle notamment l’expression de chickadee, qui code pour la Profiline, une protéine nécessaire pour la polymérisation de l’actine qui permet la motilité des cellules. L’ensemble de ce travail montre que des tissus somatiques assurent l’homéostasie de l’ovogenèse malgré des conditions de nutritions fluctuantes. Ces travaux posent les bases de l’étude de nouveaux aspects de l’ovogenèse, potentiellement conservés chez les mammifères. / How oogenesis is controlled upon nutrient challenge is a key biological question to understand the balance between reproduction and adult fitness. During Drosophila oogenesis, vitellogenic stages are highly energy consuming so their formation has to be balanced with other physiological needs. We reveal the role of the Insulin pathway and FoxO in regulating the transition from Mitotic-to-Endocycle, a critical step controlling the entry of egg chambers into vitellogenesis. We show that the M/E switch functions as a nutrient checkpoint, blocking the entry into vitellogenesis upon starvation and therefore protecting adults from energy loss. Pausing of the M/E switch involves a previously unknown crosstalk between FoxO, Cut and Notch, a fully reversible process ensuring rapid resuming of oogenesis upon re-feeding. This work reveals a FoxO-dependent nutrient checkpoint integrating metabolic cues with reproduction and protecting tissues from starvation-induced damages. In addition, we show that the Insulin pathway regulates the migration of a subset of epithelial cells to ensure oocyte fertilization. We demonstrate that Insulin signaling regulates the formation of actin-rich cellular extensions in invasive cells. During this process, FoxO represses chickadee expression, which encodes Profilin. Insulin signaling activity leads to the inhibition of FoxO and subsequent Profilin accumulation, which further allows actin polymerization, necessary for cell motility. Altogether, data reveal a crucial role for the conserved Insulin signaling pathway in regulating ovarian follicles through somatic tissues, a process which is likely to share much in common with oogenesis in mammals.

Au cours de l’ovogenèse chez la mouche du vinaigre: Drosophila melanogaster, un groupe de cellules folliculaires appelées cellules de bord, migrent à travers les cellules nourricières pour atteindre l’ovocyte. Cet événement, nécessitant la transition épithélio- mésenchymateuse (TEM), la réorientation, puis l’arrêt, ressemble à la formation de métastases. L’endocytose est un régulateur clé de plusieurs événements polarisés, y compris la migration cellulaire. En effet, différentes protéines impliquées dans la migration, comme les intégrines et les E-cadhérines (cadhérines épithéliales), sont régulées par transport à travers les endosomes. De même, l’endocytose restreint au front de migration l’activité des récepteurs tyrosine kinases (RTKs) qui guident les cellules de bord dans leur mouvement. Cependant les mécanismes moléculaires de cette restriction spatiale de l’activité des RTKs demeurent largement inconnus. Nous avons testé l’implication du trafic vésiculaire à travers la machinerie d’endocytose, dans la migration dirigée des cellules de bord, car ce système est facilement accessible pour l’expression de protéines et l’analyse de mutants. Nous avons commencé par confirmer une observation précédente du rôle de l’endosome précoce dans la migration des cellules de bord. Ensuite, nous avons identifié l’endosome de recyclage (ER) comme un régulateur clé de cette migration. En effet, nous avons démontré que l’expression dans les cellules de bord d’une forme dominante négative de Rab11, la petite GTPase régulant le transport vésiculaire à travers l’ER, bloque la migration ou entraîne de sévères défauts de migration dans environ 80% des chambres d’œufs examinées. De plus, nous observons par immunofluorescence une relocalisation de l’activité des RTKs alors que d’autres protéines de migration ne sont pas affectées par Rab11 dominant négatif. Ce résultat a été par la suite confirmé par une interaction génétique entre Rab11 et les RTKs. D’autre part, nous avons montré que le complexe exocyste, un effecteur de Rab11, est impliqué dans la migration des cellules de bord. Nous avons trouvé par microscopie confocale en tissu fixé et par microscopie en temps réel que Sec15, un composant de ce complexe, est polarisé, de façon Rab11- dépendante, dans des vésicules qui s’accumulent au front de migration tout au long du mouvement des cellules de bord. De plus, la perte de l’activité de Sec15 perturbe à son tour la migration. Ainsi, toutes ces données démontrent le rôle fondamental d’un cycle d’endo- exocytose dans le maintien des RTKs actifs au niveau du front de migration des cellules de bord le long de leur mouvement. / During Drosophila melanogaster’s oogenesis, a cluster of folllicle cells, called border cells, perform an invasive migration through the surrounding nurse cells to reach the oocyte. This event resembles metastasis formation since it requires epithelial- mesenchymal transition, reorientation and arrest. Endocytosis plays a fundamental role in many polarized processes, including cell migration, since different migration proteins, like integrins and E-cadherins traffic through the endocytic pathway. Furthermore, receptor tyrosine kinases (RTKs) that guide border cells during their migration are regulated by endocytosis, although the mechanisms involved are largely unknown. We tested the implication of vesicular trafficking through the endocytic machinery, in border cells’ directed migration, because this system is easily accessible for protein expression and mutant analysis. We first confirmed previous observation that trafficking through the early endosome is necessary for border cells migration, and then we identified the recycling endosome as a key compartment for this migration. Indeed, we showed that overexpression in border cells of a dominant negative form of Rab11, the small GTPase regulating vesicular trafficking through the recycling endosome, blocks migration or leads to severe migration defects in about 80% of examined egg chambers. Furthermore, using immunofluorescence, we observed a relocalization of RTKs activity, whereas other migration proteins were not redistributed upon dominant negative Rab11 expression. This result was further confirmed by a genetic interaction between Rab11 and RTKs. Moreover, we showed that the exocyst complex, an effector of Rab11, is also involved in border cells migration. We found by using confocal microscopy of fixed tissues and time-lapse microscopy of living egg chambers, that Sec15, a member of this complex, is distributed in vesicles which are polarized, in a Rab11- dependent manner, throughout border cells migration. In addition, loss of Sec15 also impairs migration. Together these data demonstrate a fundamental role for an endo- exocytic cycle in the maintenance of active RTKs at the leading edge of border cells during their migration.