Les interactions entre le circovirus porcin de génotype 2b (PCV2b), le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) et le virus de l’influenza porcine (VIP) dans le complexe respiratoire porcin (CRP) sont souvent associées à une augmentation des signes cliniques respiratoires chez les animaux. L’objectif général de cette étude était de caractériser les effets et les mécanismes moléculaires impliqués dans la pathogenèse de la co-infection de PCV2b avec le VSRRP ou le VIP dans des modèles cellulaires des voies respiratoires du porc. La réplication virale, la viabilité cellulaire, l’expression de l’ARNm des cytokines et la modulation de l’expression des gènes cellulaires induite par l’infection virale ont été évalués dans les cellules co-infectées versus les cellules infectées par un seul virus. Les résultats obtenus ont permis de confirmer que la réplication du PCV2b augmente en présence du VSRRP dans les cellules épithéliales des voies respiratoires porcines (NPTr) génétiquement modifiées pour exprimer le récepteur CD163 (NPTr-CD163), tandis que celle du VSRRP est diminuée. Il a été mis en évidence que le PCV2b provoque une diminution ou une augmentation de la réplication du VIP dans les cellules NPTr et les macrophages alvéolaires porcins (iPAM 3D4/21), respectivement. Cependant, la réplication du PCV2b n’est pas affectée en présence du VIP. L’expression des ARNm des cytokines varie différemment selon le modèle de co-infection analysé et le type cellulaire infecté. L’expression des interférons de type I (α/β) a été significativement réduite dans les cellules NPTr-CD163, co- infectées par le PCV2b et le VSRRP (PCV2b/VSRRP) par rapport aux mêmes cellules infectées uniquement par le PCV2b. Cependant, la co-infection du PCV2b et du VIP (PCV2b/VIP) a causé une augmentation synergique de l’expression des IFNs de type I et de type II dans les cellules NPTr, tandis que dans les cellules iPAM 3D4/21, le PCV2b a affecté la réponse des IFNs induite par le VIP. À la suite des analyses transcriptomiques, plusieurs gènes différentiellement exprimés ont été identifiés dans les cellules co-infectées ou infectées par un seul virus. Dans les cellules co-infectées PCV2b/VSRRP, le niveau d’expression de l’ARNm et de la protéine du gène cellulaire codant pour la phosphatase 1 à double spécificité (DUSP1) ont été significativement augmentés. La réduction de l’expression de DUSP1, à l’aide des petits ARN interférents (ou siRNA pour small interfering RNA) dans les cellules co-infectées a significativement réduit la réplication du PCV2b, suggérant un rôle de DUSP1 dans la pathogenèse de la co-infection PCV2b/VSRRP. / Interactions of porcine circovirus genotype 2b (PCV2b), porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) and swine influenza virus (SwIV) in the porcine respiratory complex (PRC) are often associated with increased respiratory clinical signs in animals. The general objective of this study was to characterize the effects and molecular mechanisms involved in the pathogenesis of PCV2b co-infection with PRRSV or SwIV using cellular models of the porcine respiratory tract. Viral replication, cell viability, cytokine mRNA expression and modulation of cell gene expression induced by viral infection were evaluated in co-infected cells versus single infected cells. The results obtained confirmed that PCV2b replication increases in the presence of PRRSV in porcine respiratory epithelial cells (NPTr) genetically modified to express the CD163 receptor (NPTr-CD163), whereas PRRSV is decreased. It was demonstrated that PCV2b causes a decrease or an increase in SwIV replication in NPTr cells and porcine alveolar macrophages (iPAM 3D4/21), respectively. However, PCV2b replication was not affected in the presence of SwIV. The impact of co-infections on cytokine mRNA expression varied according to the co- infection model and the type of infected cell. Type I IFNs (α/β) expression was significantly reduced in PCV2b/PRRSV co-infected NPTr-CD163 cells compared to PCV2b single-infected cells. However, PCV2b/SwIV co- infection caused a synergistic increase in type I IFNs expression in NPT cells, while in iPAM 3D4/21 cells, PCV2b affected SwIV-induced IFN response. As result of transcriptomic analyses, differentially expressed genes were identified in co-infected and single infected cells. It was observed that in PCV2b/PRRSV co- infected cells, the mRNA and protein expression levels of the cellular gene coding for the dual specificity protein phosphatase 1 (DUSP1) were significantly increased. Knockdown of DUSP1 expression in co- infected cells, using specific siRNA, significantly reduced PCV2b replication, suggesting a role for DUSP1 in the pathogenesis of PCV2b/PRRSV co-infection.

Titre de l'écran-titre (visionné le 14 août 2023) / La maladie d'Alzheimer (MA) est la cause la plus commune de démence chez les personnes de 65 ans et plus. Qu'est-ce qui déclenche réellement cette maladie ? La réponse est probablement une interaction dynamique de diverses voies, y compris l'amyloïde-bêta, les protéines tau hyperphosphorylées et les cytokines inflammatoires, modulées par des facteurs de risque tels que la génétique et le sexe. Cependant, tester une telle hypothèse multifactorielle chez l'humain est logistiquement presque impossible. Les modèles mathématiques pourraient résoudre ce problème en offrant un moyen de démêler les relations causales. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons construit un modèle mathématique décrivant l'évolution d'un cerveau normal vers un état pathologique. Il est composé de dix-neuf équations différentielles ordinaires utilisant des paramètres issus de la littérature. Nos variables incluent l'amyloïde-bêta, les protéines tau, les neurones, les astrocytes activés, les microglies et macrophages, et certaines cytokines. Nous obtenons des résultats pour ces variables pour le vieillissement entre 30 et 80 ans d'âge. En raison de son importance dans la MA, nous avons séparé l'accumulation d'amyloïde-bêta en plusieurs composantes, soit les monomères intracellulaires et extracellulaires, les oligomères et les plaques. L'effet du sexe et la présence de l'allèle APOE4 ont été pris en compte via des paramètres sélectionnés. Le modèle est également sensible à l'insuline, étant donné que le diabète est un facteur de risque bien connu de la MA. Notre modèle relie avec succès la plupart des variables par rapport à l'âge. Nous présentons aussi deux variations du modèle, soit sans la variation de la concentration d'insuline, ou avec une diminution du taux d'activation des microglies. Les résultats obtenus sont cohérents avec les observations expérimentales. Malgré cela, notre modèle est encore sujet à plusieurs améliorations et une validation avec des données expérimentales est à faire. / Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia in people aged 65 and over. What actually triggers this disease? The solution is likely a dynamic interplay of various pathways, including amyloid-beta, hyperphosphorylated tau proteins, and inflammatory cytokines, modulated by risk factors such as genetics and gender. However, testing such a multifactorial hypothesis is logistically almost impossible to achieve in humans in practice. Mathematical models could solve this problem by offering a way to untangle causal relationships. As part of this thesis, we have built a mathematical model presenting the evolution of a normal brain towards a pathological state. It is composed of nineteen ordinary differential equations using parameters taken from the literature. Our variables include amyloid-beta, tau proteins, neurons, activated astrocytes, microglia and macrophages, and some cytokines. We obtain results for these variables for aging between 30 and 80 years of age. Because of its importance in AD, we have separated amyloid-beta accumulation into several components, namely intracellular and extracellular monomers, oligomers and plaques. The effect of sex and the presence of the APOE4 allele were taken into account via selected parameters. The model is also insulin sensitive, as diabetes is a well-known risk factor for AD. Our model successfully links most of the variables with age. We also present two variations of the model, either without the variation in insulin concentration, or with a decrease in the rate of activation of microglia. The results obtained are consistent with the experimental observations. Despite this, our model is still subject to several improvements and a validation with experimental data is to be done.

Le H2O2 est reconnu comme un signal dans l’activation des mécanismes de défense en réponse à divers stress, et son accumulation est donc régulée étroitement par le système antioxydant des plantes. Puisque la signalisation par le H2O2 peut être transmise par des processus thiol-dépendants, le statut du glutathion pourrait jouer un rôle important. Le rôle de ce composé en tant que molécule antioxydante est bien établi; cependant, son importance en tant que signal reste à élucider. Afin d’étudier cette question, ce travail a utilisé un mutant, cat2, ayant un défaut dans son métabolisme du H2O2 peroxysomal qui engendre, d’une manière conditionnelle, une oxydation et une accumulation du glutathion. Les modifications du glutathion dans cat2 sont accompagnées par l’activation à la fois de réponses dépendantes de l’acide salicylique (SA) ainsi que l’expression de gènes associés à l’acide jasmonique (JA). L’activation des deux voies phytohormonales par le stress oxydant intracellulaire est largement empêchée en bloquant génétiquement l’accumulation du glutathion dans un double mutant, cat2 cad2, qui porte une mutation additionnelle dans la voie de synthèse du glutathion. Les phénotypes contrastants de cat2 cad2 et cat2 gr1, dans lequel la perte de l’activité GR1 aggrave le stress oxydant, suggèrent que des processus glutathion-dépendants relient le H2O2 et l’activation des réponses de pathogenèse SA-dépendantes par un effet qui est additionnel aux fonctions antioxydantes du glutathion. Des comparaisons directes de cat2 cad2 et cat2 npr1 indiquent que les effets de bloquer l’accumulation du glutathion sur l’induction des voies SA et JA chez cat2 ne sont pas causés par une déficience dans la fonction de la NPR1. L’autophagie a été impliquée dans des processus comme la sénescence, et interagirait à la fois avec le stress oxydant et avec la signalisation par le SA. Afin d’explorer des relations entre autophagie et stress oxydant, des mutants atg ont été sélectionnés et croisés avec le cat2. Des analyses phénotypiques ont révélé que l’étendue de lésions SA-dépendantes observée chez cat2 cultivé en jours longs est similaire chez trois double mutants cat2 atg, alors que l’augmentation de la disponibilité en H2O2 peroxysomal liée à la mutation cat2 retarde la sénescence précoce observée chez les mutants atg. Dans son ensemble, le travail suggère que (1) des nouvelles fonctions glutathion-dépendantes sont importantes pour relier la disponibilité en H2O2 intracellulaire et activation des voies de signalisation SA et JA, et (2) que le H2O2 produit par la photorespiration pourrait jouer un rôle antagoniste dans les phénotypes de sénescence précoce observée chez les mutants atg. / H2O2 is a recognized signal in activation of defence mechanisms in response to various stresses, and its accumulation is thus tightly controlled by plant antioxidant systems. Because H2O2 signals may be transmitted by thiol-dependent processes, glutathione status could play an important role. While the antioxidant role of this compound is long established, the importance of glutathione in signaling remains unclear. To study this question, this work exploited a stress mimic mutant, cat2, which has a defect in metabolism of peroxisomal H2O2 that conditionally leads to oxidation and accumulation of glutathione. In cat2, changes in glutathione are accompanied by activation of both salicylic acid (SA)-dependent responses and jasmonic acid (JA)-associated genes in a time-dependent manner. This up-regulation of both phytohormone signaling pathway by intracellular oxidative stress can be largely prevented by genetically blocking glutathione accumulation in a double mutant, cat2 cad2, that additionally carries a mutation in the pathway of glutathione synthesis. Contrasting phenotypes between cat2 cad2 and cat2 gr1, in which loss of GR1 activity exacerbates oxidative stress, suggest that glutathione-dependent processes couple H2O2 to activation of SA-dependent pathogenesis responses through an effect that is additional to glutathione antioxidant functions. Direct comparison of cat2 cad2 and cat2 npr1 double mutants suggests that the effects of blocking glutathione accumulation on cat2-triggered up-regulation of both SA and JA pathways are not mediated by defective NPR1 function. Autophagy has been implicated in processes such as senescence, and may interact with oxidative stress and SA signaling. To explore relationships between autophagy and oxidative stress, selected atg mutants were crossed with cat2. Phenotypic analysis revealed that SA-dependent lesion spread observed in cat2 grown in long days is similar in three cat2 atg double mutants, whereas increased peroxisomal H2O2 availability in cat2 delays an oxidative stress related-senescence triggered by atg in short days. Overall, the work suggests that (1) novel glutathione-dependent functions are important to couple intracellular H2O2 availability to the activation of both SA and JA signaling pathways and (2) H2O2 produced through photorespiration may play an antagonistic role in the early senescence phenotype observed in atg mutants.